Согласно новому исследованию, при открытии бутылки с пузырьками возникают ударные волны, подобные тем, что возникают в сверхзвуковом выхлопе истребителя.
Порция шампанского пробкой за доли секунды создается благодаря быстрому выбросу газа высокого давления, давно застрявшего в горлышке бутылки. Теперь группа исследователей использовала высокоскоростную фотографию, чтобы визуализировать химию этой легендарной поп-музыки.
Для эксперимента они приобрели шесть бутылок розового шампанского, две из которых хранили при температуре 30 градусов по Цельсию (86 градусов по Фаренгейту) и две при температуре 20 градусов по Цельсию в течение трех дней. Эти бутылки ранее выдерживались в течение 42 месяцев, подвергаясь так называемому «призу мусса», разновидности алкогольного брожения. Во время этого процесса дрожжи питаются сахаром, образуя углекислый газ, давая шампанскому его шипение.
Затем исследователи использовали высокоскоростную камеру для записи момента, когда пробки лопнули. Высокоскоростная камера была прикреплена к микрофону, который записывал взрыв и включал камеру, чтобы сделать серию фотографий.
Вот что увидели ученые: когда пробка выскочила из бутылки, ее сильно толкнуло быстро расширяющимся углекислым газом и водяным паром, которые долгое время находились в горлышке бутылки. Это внезапное изменение давления заставило углекислый газ и водяной пар остыть до кристаллов льда и сконденсироваться в туман, который дул с пробкой.
Но, к их удивлению, исследователи обнаружили, что в течение первой миллисекунды после появления пробки это внезапное падение давления внутри бутылки привело к появлению видимых ударных волн, называемых «дисками Маха». Эти диски Маха, которые также создаются в выхлопах истребителей, образуются потому, что выходящий газ очень быстро расширяется в воздухе - со скоростью, в два раза превышающей скорость звука. Они исчезают так же быстро, когда давление в бутылке возвращается к норме.
Формирование этих дисков Маха «стало большим сюрпризом», сказал ведущий автор Жерар Лигер-Белер, профессор химической физики в Университете Реймса Шампань-Арденны во Франции. «Физика была уже известна в аэрокосмической технике, но не все в науке о шампанском».
Более того, исследователи обнаружили, что бутылки, хранившиеся при комнатной температуре, создавали совершенно иное «всплывание», чем те, которые хранились при более высоких температурах.
Поскольку двуокись углерода менее растворима при более высоких температурах, в горлышке бутылок содержится большее количество газа, хранящегося при более высоких температурах. Таким образом, газ внутри бутылок, хранящихся при температуре 30 ° С, находится под большим давлением, чем газ, хранящийся при температуре 20 ° С. Когда пробка в бутылке при 30 ° С выпускается, падение давления и температуры больше, чем в бутылках, хранящихся при более низких температурах.
Более горячая бутылка создает большие ледяные кристаллы и, благодаря тому, как эти кристаллы рассеивают свет, серовато-белый туман. Тем временем бутылка комнатной температуры создает более мелкие кристаллы льда, образуя синий туман. «Будем надеяться, что люди будут тронуты прекрасной наукой, спрятанной в простой бутылке шампанского или игристого вина», - сказал Лигер-Белер.
Результаты были опубликованы 20 сентября в журнале Science Advances.
