Физики исследовали явления, возникающие при открытии бутылки шампанского

Пробки от шампанского выскакивают из горлышек бутылок на скорости около 72 километра в час. Однако, выходящий газ может достигать сверхзвуковой скорости, сообщают исследователи из Венского технологического университета.

Учёные использовали компьютерное моделирование для изучения физических явлений, которые происходят, когда человек откупоривает бутылку шампанского. По оценкам производителей, в новогоднюю ночь это явление происходит около 20 миллионов раз.

Сначала пробка от шампанского вылетает со сравнительно небольшой скоростью. Однако газ выталкивает её наружу, разгоняя. Сам же газ преодолевает звуковой барьер (1235 км/ч). В струе газа создается ударная волна, и это создает точку, в которой давление резко меняется. Физики называют её «диском Маха». 

Диск Маха сначала образуется между бутылкой и пробкой, а затем возвращается к отверстию в горлышке бутылки. Температура газа резко меняется. При расширении он охлаждается. По словам исследователей, когда бутылки шампанского открываются, температура газа может достигать минус 100 C. Но это происходит очень локально, в небольшом объёме пространства. Иногда из-за углекислого газа могут возникать кристаллики сухого льда, которые вызывают пузырениеигристого вина. 

Слышимый хлопок при открытии бутылки представляет собой комбинацию различных эффектов. Во-первых, пробка резко расширяется, как только она покидает бутылку, создавая тем самым волну давления. Во-вторых, можно услышать ударную волну, создаваемую сверхзвуковой струёй газа, подобно тому, как это делает самолёт, «преодолевая звуковой барьер».

Результаты исследования важны для других областей, связанных с потоками газа. Разработанные в исследовании методы могут быть использованы во многих «технически важных ситуациях, когда учёные работают с телами, взаимодействующими с быстрым потоком газа».