Недавно учёным из Ирландии удалось разгадать загадку гинессовских тонущих пузырьков. Речь идёт о феномене, наблюдающемся в стауте «Guinness» — пузырьки, которые легче жидкости, в этом пиве не стремятся вверх, а тонут. В результате выяснилось, что зритель имеет дело с оптической иллюзией: он видит лишь часть процесса, что называется конвекцией.

Пиво «Guinness» долго удивляло всех своим особенным свойством — каждый любитель конкретно этого пенного напитка знает, что в нем пузырьки газа не стремятся вверх, а наоборот, тонут! И это при том, что газ легче самого пива. Подобный феномен, нарушающий все законы физики, долгое время никто не мог объяснить.

Высказывалось лишь предположение, что, возможно, пузырьки идут вниз оттого, что «отражаются» от пенной шапки, образующейся сверху. Версия, честно говоря, слабая, однако за неимением лучшей пришлось довольствоваться ей. Или же считать тонущие пузырьки ничем иным, как чудом.

И вот недавно группе математиков и физиков из Лимерикского университета (Ирландия) удалось разгадать эту загадку. Интересно, что прежде всего была экспериментально проверена версия пенной шапки. Но увы, её пришлось отбросить — в стакане, где пена была удалена, пузырьки вели себя точно так же. Следовательно, дело вовсе не в ней.

После этого учёные провели несколько других экспериментов, в ходе которых выяснилось, что сами по себе пузырьки вовсе не тонут, а как им и положено, поднимаются вверх. Дело в том, что в стакане пива происходит конвекция — слои жидкости, близкие к внешним стенкам, опускаются, причём куда быстрее, чем пузырьки движутся наверх, а слои, находящиеся в центре кружки, поднимаются.

Соответственно, те пузырьки, что попадают в опускающиеся слои пива, затягиваются ими вниз. Они находятся ближе к краю, поэтому человек видит именно то, что пузырьки тонут. А вот подъем газа в центральной части стакана он не замечает — ведь речь идёт о тёмном пиве (а точнее, о сухом стауте), которое не слишком-то и прозрачно. То есть зритель имеет дело с обычной оптической иллюзией — он видит лишь нисходящий конвекционный ток, но не видит восходящий.

Итак, загадка вроде бы разгадана. Однако возникает вопрос — почему эта конвекция идёт именно в «гинессовском» стауте? Ведь в тёмном пиве других марок, таких, как Murphy’s или Beamish (их исследователи использовали для контрольного эксперимента), ничего подобного не наблюдается. После серии опытов и расчётов группа исследователей под руководством профессора Евгения Бенилова смогла построить модель, из которой все стало ясно. Дело вовсе не в пиве, а в форме «гинессовского» бокала!

Собственно говоря, сразу стало понятно, что как раз пузырьки-то и запускают конвекцию. Стремясь вверх из-за своей лёгкости, они гонят в том же направлении жидкость в центре бокала. А по краям она опускается вниз потому, что в этих слоях пузырьков меньше (то есть под собственной тяжестью). Однако возникает закономерный вопрос: почему пузырьков по краям меньше, чем в центре?

Расчёты показали, что на самом деле пузырьки всегда поднимаются строго вверх, почти не отклоняясь в стороны. Однако традиционный «гинессовский» бокал стакан для стаута имеет небольшое дно и постепенно расширяющиеся стенки — его диаметр вверху значительно больше, чем внизу. Это и приводит к неравномерному распределению пузырьков: в центре их больше потому, что дно соответствует центру. Периферийные же области не имеют под собой дна, а следовательно, пузырьки к ним попадают чисто случайно. Поэтому-то их там почти нет?

Для того, чтобы проверить свою теорию на практике, исследователи провели заключительный опыт. Они заказали свежего стаута и налили его в бокал цилиндрической формы. Результат не замедлил сказаться — специальная видеокамера показала, что все пузырьки пошли вверх, и среди них не было ни одного тонущего. Таким образом исследователи выяснили, что дело действительно в форме стакана, а не в особых свойствах пива.

На первый взгляд работа учёных из Лимерикского университета может показаться непрактичной и весьма легкомысленной. Кому какое дело до того, тонут ли пузырьки или идут вверх! Тем не менее, сами авторы исследования убеждены, что их изыскания и построенная в результате модель могут быть полезны при проектировании стеклянных сосудов с газовыми пузырьками в стенках. Ведь расчеты могут весьма точно предсказать их движение.