Formas estranhas do gelo derretendo em diferentes temperaturas

Todos sabemos que o gelo, quando retirado da sua temperatura ideal, derrete. Assim, um novo estudo mostrou que o derretimento do gelo pode tomar formas diferentes dependendo da temperatura da água à sua volta. Como resultado, isso deu aos pesquisadores novos insights a respeito da física complexa subjacente a essa transição enganosamente complicada.

A equipe que realizou o estudo criou um gelo “limpo” ultra puro para fazer seus experimentos. Esse gelo era livre de bolhas e impurezas. Depois de criá-lo, os pesquisadores observaram o derretimento do gelo quando ele foi deixado em tanques de água doce em uma sala fria que tinha sido especialmente projetada para o estudo.

Nesse experimento, os pesquisadores usaram a fotografia de lapso de tempo para conseguir registrar as mudanças detalhas na forma do gelo. Ademais, eles também usaram modelos matemáticos para confirmar os processos subjacentes que mudam a forma do gelo conforme ele interagia com a água circundante.

Derretimento

“As formas e padrões do gelo são indicadores sensíveis das condições ambientais em que derreteu, permitindo-nos ‘ler’ a forma para inferir fatores como a temperatura ambiente da água. Nós nos concentramos nas temperaturas frias, 0 a 10 graus Celsius, em que o gelo em águas naturais normalmente derrete, e encontramos uma variedade surpreendente de modelos que se formaram”, explicou o físico experimental Leif Ristroph, da Universidade de Nova York (NYU).

Quando as temperaturas são muito frias, abaixo de cinco graus Celsius, os pedaços de gelo tomaram uma forma de um pico apontando para baixo. Enquanto que nas temperaturas mais altas, acima dos sete graus, a forma do gelo também era de pico, contudo nesse caso ela apontava para cima.

Além dessas, quando as temperaturas eram intermediárias, o gelo se tornou ondulado conforme ele derretia. Isso é correspondente aos padrões chamados padrões de vieira. Esse padrão às vezes pode ser visto na natureza.

Nesse sentido, pode-se ver essas diferenças por conta da mudança no fluxo de água que é controlado pela temperatura. Ela, por sua vez, está em um fluxo conforme o gelo frio penetra na água.

Formas

Os pesquisadores explicaram que, à medida que o gelo vai derretendo, a temperatura da água à sua volta se torna em camadas. Isso significa que as densidades líquidas ficam variáveis.

Portanto, conforme o líquido mais pesado afunda e o líquido mais leve sobe devido à gravidade, o derretimento acontece em taxas diferentes em diferentes lugares do gelo. Com isso, tem-se essas mudanças no seu formato.

Os picos para baixo correspondem aos fluxos de água ascendentes. Já os picos para cima são correspondentes aos fluxos de água para baixo. Os padrões ondulados acontecem quando os fluxos ascendentes e fluxos descendentes interagem entre si.

“A parte estranha da física é que a água líquida tem uma dependência altamente incomum de densidade em relação à temperatura, em particular um máximo de densidade em cerca de 4 graus Celsius. Esta ‘anomalia de densidade’ torna a água única em comparação com outros fluidos”, ressaltou o matemático aplicado Scott Weady, da NYU.

Gelo

Em suma, o que se vê nesses processos é parecido com uma instabilidade Kelvin-Helmholtz, causada por líquidos se movendo em diferentes velocidades uns contra os outros. Ademais, ela é observada em vários outros cenários no mundo natural, como por exemplo, nas nuvens do nosso planeta e de vários outros.

Isso quer dizer que os cientistas têm um conhecimento maior de como o derretimento do gelo é capaz de criar padrões de fluxo. Também conseguem perceber como esses padrões de fluxo influenciam o derretimento em si.

Portanto, é possível que no futuro eles compreendam como o gelo está derretendo somente vendo sua forma. Ademais, com as reservas de gelo do nosso planeta desaparecendo constantemente, conhecer essas influências que afetam tal processo é cada vez mais importante.

“Nossas descobertas ajudam a explicar algumas formas características de gelo vistas na natureza, especificamente a chamada morfologia do pináculo dos icebergs, que consiste em pontas afiadas ou espirais e as chamadas vieiras, que consistem em padrões ondulados de poços. O contexto maior para este trabalho está relacionado à mudança climática da Terra e ao aumento da taxa de derretimento do gelo em nosso planeta, além dos modelos climáticos em escala”, concluiu Ristroph.

Fonte: Science Alert

Imagens: Science Alert, YouTube, Wired