Моделирование выявило, что газы, извлеченные при открытии бутылки шампанского, перемещаются со скоростью, превышающей скорость звука, порождая ударные волны, которые интерферируют между собой и формируют диски Маха.
Игрой шампанского считается «зарождение» — нуклеация — пузырьков на стенке стакана. Отрываясь от опоры, пузырьки поднимаются вверх и лопаются, высвобождая газ и создавая звук. При открытии бутылки все происходит резко: воздух наполняется углекислым газом и примесями, образующими узнаваемый аромат. Физики смоделировали процесс в деталях, обнаружив кратковременное появление ударных волн и дисков Маха. Исследование готовится к публикации в журнале. Physics of Fluids, но уже доступно онлайн.
Как только пробка прекращает удерживать внутреннее давление, потоки вырываются из горлышка сверхзвуковой скоростью, образуя ударные волны. Такой процесс смоделировали французские и индийские физики во главе с Жераром Лиже-Белером из Реймского университета Шампань — Арденны. «Надеемся, это даст интересные идеи другим исследователям», — говоритУченый считает, что обычную бутылку шампанского можно использовать как мини-лабораторию.
Компьютерное моделирование показало три этапа развития процесса. Вначале ничего не происходит: пробка застряла в горлышке, давление высокое, газы не могут вырваться из жидкости. Затем пробку удаляют, и пузырьки быстро всплывают к поверхности.
Между пробкой и горлышком образуются потоки газа, выбрасывающиеся со скоростью, превосходящей скорость звука, и создающие ряд ударных волн. Эти волны затем взаимодействуют друг с другом, в течение короткого времени формируя диски Маха — повторяющиеся структуры, знакомыеМногие восхищаются снимками работающих реактивных двигателей. В конечном итоге скорость движения газов снижается до уровня ниже звукового, и давление внутри бутылки сравнивается с атмосферным.