Капля - [16]
Каждую весну я с грустью гляжу на талую воду. Много весен мелькало, но никогда я не задумывался над тем, как снег — белый и пушистый — рождает талую воду? Вопрос этот не возникал, видимо, потому, что ответ предполагался простым и давно известным: снег состоит из снежинок — кристалликов, эти кристаллики, как и все кристаллические тела, при определенной температуре плавятся, превращаясь в жидкость. Для снега эта «определенная температура» — нуль градусов. Вот и все.
Мне «по долгу службы» следовало бы больше знать об особенностях плавления снега. Снег ведь это не просто совокупность отдельных снежинок, каждая из которых ведет себя независимо. В снеге снежинки соприкасаются, образуя ажурную конструкцию из кристаллов и пустоты, а это, быть может, как-то влияет на судьбу отдельной снежинки? Быть может, капля воды рождается снегом не так, как снежинкой? Следовало бы знать, но я этого не знал, и лишь благодаря случаю пристальнее пригляделся к тому, как рождается талая вода — капля за каплей.
Я жил зимой в лесу, в небольшом деревянном домике. В отличие от сказочных лесных избушек, забытых богом и людьми, этот домик людьми не был забыт. Люди, персонал Дома отдыха, домик утеплили, установили в нем много батарей парового отопления и гнали по ним столько горячего пара, что в комнате было нестерпимо жарко. Температура воды в графине достигала, кажется, 30° С. Пить эту воду было неприятно, и я решил приготовить холодную воду — растопить снег и напиться талой воды. Вокруг домика было много свежего, сверкающего снега.
Здесь начинается рассказ о физическом опыте. Назовем его так: опыт первый. Прозрачный стеклянный стакан я доверху заполнил снегом, немного притрамбовал его и поставил в комнате на столе. Со временем снег опустился ниже кромки стакана и отстал от стекла. Минут через пятнадцать объем снега уменьшился почти вдвое. Снег терял белизну, в нем явно образовывалась вода, но на дне стакана ее не было — ни капли! Первые капли талой воды появились позже, когда снег, промокнув, начал в стакане расползаться, оседать.
Этот случайно поставленный опыт убедительно свидетельствовал о том, что, плавясь, снег удерживает в себе воду. Или лучше так: ту воду, которая раньше всего образуется на поверхности снега, где температура наиболее высока, снег всасывает в себя. Это удивительно напоминает осушение ментоловой капли ментоловой иглой. Вместо ментоловой иглы — пористый снег, в котором много поверхностей, «жаждущих» покрыться водой, вместо жидкого ментола — вода, образующаяся при плавлении поверхностного слоя снега.
Первый случайный опыт мне показался нечистым, «упрекаемым», так как не все участки поверхности снега стакане были в одинаковых условиях: боковая поверхность и верхний торец снежного цилиндра соприкасались с воздухом, а нижний торец, на котором цилиндрик стоял,— со стеклом стакана. Я поставил опыт преднамеренно — опыт второй. Из снега слепил небольшой шарик — такой, каким ребята играют в снежки. Продел сквозь него нитку и наблюдал за тем, что происходит со снежной сферой, прежде чем от нее отделится первая капля талой воды.
Позже, уже в условиях лаборатории, этот опыт был повторен аккуратнее, со многими снежными сферами разных размеров, и все увиденное заснято кинокамерой. Чтобы результаты опытов можно было обработать количественно, рядом с шарами расположили масштабную линейку и часы. Кинолента рассказала о том, что со временем при комнатной температуре все снежные шары уменьшаются. Внизу каждого из них появляется вода, которая, однако, не капает, а остается в снегу. Снежная сфера со всех сторон равномерно обогревается воздухом, и вода появляется на всей ее поверхности. Капиллярными силами она втягивается в объем сферы, а затем под действием силы тяжести собирается в ее нижней части. Здесь сфера темнеет. Накапливающаяся вода продвигается к «макушке» сферы, и, когда весь объем сферы «напьется», от нее отделится первая капля. А затем капля за каплей — весь снег истечет талой водой. Чем меньше сфера, тем раньше появится первая капля.
Немного простых рассуждений. Очевидно, перед рождением первой капли, насытившись водой, т. е. заполнив ею все поры, снежная сфера уменьшит свой объем на величину, равную объему пор. Объем пор равен произведению начального объема сферы на одинаковую для всех сфер величину пористости. Именно поэтому относительное изменение объема сферы до момента рождения первой капли не должно зависеть от ее начального размера. Ведь именно эта величина равна пористости. Из опытов и следовало, что относительное изменение объема снежной сферы не зависит от ее начального радиуса.
А теперь — немного стихов. Как-то мне попались на глаза такие строки о таянии снега:
...Что зима с землей ни делала,
Как ни била, как пи жгла —
Из-под снега, из-под белого
Снова речка потекла...
Стихи эти очень складные, но очень неточно отражают процесс таяния: «из-под снега, из-под белого» талая вода не течет. А вот строки из стихотворения Николая Заболоцкого «Оттепель»:
