你处理着上百万吨的水,却不懂一滴水的情怀
2017-11-07 11:30:43
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因为无处不在,所以我们无法感知。我也常常在清晨拿着手机微距去拍一拍挂在叶片上的晨露。某种认知,越来越强烈,“一滴水可以反映太阳的光辉”。当我们在从事着水务工作之余,我们天天谈的水,让我们熟视无睹。虽然,从事着百万吨量级的水处理管理工作,我们根本就没有弄懂一滴水是怎么回事。


水的趣味美学

■ 咖啡杯里的正五边形

■ 树叶上的水滴

■ 叶子的形状

■ 蜘蛛网上的水滴

清晨,叶面上的水珠,似乎向我们呈现着经典的美学。





微观中,呈现着阳光的明媚与深沉。

随机中带着必然,必然中展示着偶然

你知道这些这些水珠的美在哪里?

它们呈现了重力状态下的“球形”,不规则,但很圆润。这是种不完美的卓越。

一滴水,就是一个镜头,折射出水珠背后的一部分景象

为什么叶叶子会长成这个形状,原因是:水

为什么咖啡杯,加入方糖,在咖啡的表面会有许多,正五边形?

最有趣的,要数雪花的形状,为什么多姿多彩?答案:水

雪花的形状会受到空气的温度和湿度的影响。当空气中寒冷的水滴冻结到尘埃粒子上,就会形成雪花。雪花所处大气的湿度和温度决定了冰晶会成为什么样的形状,事实上,雪花的形状具有无数种可能。

威尔逊·本特利正在拍摄雪花。

来自美国佛蒙特州杰里科的威尔逊·本特利(Wilson Bentley)是利用附带在相机上的显微镜捕捉到雪花照片的第一人。他收集的5000张雪花图片向人们介绍了雪晶令人震惊的多样性。

1951年,国际Cyrospheric科学协会(IACS)的科学家制定了一个分类系统,将雪花划分成十个基本形状。这些形状包括很多人都熟悉的星星形状,以及一些怪异的雪花形状,例如冠柱晶。IACS分类系统在今天仍被广泛使用,即使现在也同时存在其它更加复杂的分类系统。

1951年IACS制定的雪晶分类系统。

美国加州理工学院物理学教授肯尼思·利伯布莱切特(Kenneth Libbrecht)对水分子是如何被吸收进雪晶的进行了广泛的观察。在他的研究里,他观测到当空气非常潮湿时,会形成异常精密的雪花样式。在较为干燥的环境里形成的雪花则拥有较为简单的形状。

超级有趣的是:

蜘蛛网上的水滴

蜘蛛网由十分纤细的蛛丝编织而成,但在雨后,它们却能留住一串串水滴,在细丝上挂起珠链。雨后的蜘蛛网能留住多少水?雨滴遇到蛛丝般纤细的丝状物时,等待它的将是怎样的命运?这是流体力研究范畴。

一个严肃问题

来自韩国的研究者们对这个问题给出了新的答案:在不同条件下,落在细丝上的水滴会出现三种结局。通过一系列定量实验,他们最终建立起一个物理模型,这个模型可以预测液滴与细丝将会如何相互作用。

网上留下多少水,这是个严肃的工程问题

从蜘蛛网上的雨水产生灵感,研究水滴落到细丝上的物理过程,这听起来是个文艺小清新的故事,不过这其实也是个严肃的工程学问题,在实际生活中也有不少应用。

例如,在智利中北部沙漠南缘有个海边小渔村,环境极度缺水但雾气很重。因此,那里的人们仿照蜘蛛网收集小水珠的方式,采用筛网状的不锈钢网布,从潮湿的雾气中收集水分。雾气中的水分在不锈钢纤维上冷凝,形成越长越大的小水珠,然后滴落并被收集使用。研究水滴与纤维状物体的相互作用,就可以帮助人们更好地从雾气中“捕获”淡水资源。当人们    想要在网状结构上喷涂液体涂料时,这些研究成果也能帮得上忙。

由于在实际应用中,大多数纤维会交织在一起,呈现更为复杂的编织状或筛网状,而不仅仅是单独的一根。因此,研究人员未来还将研究当纤维复杂排列时,液滴撞击后将呈现的运动模式,以便更有针对性地指导实际应用。

做有趣的人

诗和远方,就在你面前

HELLO WATER

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我不得不说,你忽视了太多关于水的趣味美学,虽然你从事了这么多年的水务工作。

诗和远方,其实就在你面前。学会阅读这样一段话:天空中的飞鸟,不播种也不收获,但是仍然自由自在;田野间的百合花,不劳作也不纺织,但是仍然欣欣向荣。为什么不能,带一点诗意的情怀,去面对工作呢?

 
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