Vatten expanderar när det fryser, så forskare undrade vad som skulle hända om vatten frystes från utsidan. Svar: Det exploderar.
Forskarna filmade sitt vattendroppsexperiment och erbjuder en långsam rörelse av den exploderande isen. När en droppe vatten frysas utifrån, utvecklar den ett styvt isskal, enligt forskarna. När droppens inre börjar frysa begränsas dess expansion av det hårda utsidan, vilket leder till explosionen.
De sfäriska dropparna skapades i en vakuumkammare så att forskarna kunde "superkyla" droppen och föra vattnet till under 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius) utan att frysa den. Sedan rörde forskarna droppen med silverjodid, som fungerar som ett "frö" för iskristaller att bilda runt. I detta fall började det superkylda vattnet kristallisera och frysa utsidan av droppen. Ett isskal bildades runt droppen och förtjockades från utsidan in och byggde tryck in i droppen när det inre försökte frysa. I videon kan droppen sedan ses spricka något och släppa några isflingor innan de äntligen exploderar.
"Sprickorna och håligheterna läker långsamt av flytande vatten som skjuts ut från insidan", förklarade forskarna i videon. "När alla sprickorna har läkt kan trycket byggas upp igen."
Baserat på olika droppers explosioner utvecklade forskaren en matematisk modell för att förutsäga hur dropparna skulle reagera på att de är frusna från utsidan i. De fann att det finns en minsta droppstorlek - under en diameter på cirka 50 mikron - vid vilken droppen kommer inte att explodera.
Detta är samma fenomen som händer i molnen, sade forskarna. Utfällning sker när vattendropparna exploderar i de kalla topparna av moln och omvandlar vätskedroppar till is.
Detaljer om vattendropparnas dynamik när den frystes publicerades online 24 februari i tidskriften Physical Review Letters.
