Rampouchy

Rampouch umí růst nejen směrem k zemi – některé jako by odolávaly gravitaci, rostou přesně opačně. Čím je to způsobeno a proč jsou některé rampouchy žebrované? (délka blogu 5 min.)

Čím více se s nimi člověk zabývá, tím jsou zajímavější. Všední a důvěrně známé jevy se najednou zdají být záhadné. Fyzika je jednou z věd, které umí tyto záhady vysvětlit.

Co je to vlastně rampouch?

Rampouchy jsou na první pohled známý jev. Tvoří se tehdy, když tekutá voda stéká při teplotách nižších než 0 °C po pevném povrchu. Voda postupně mrzne – a vytváří pevnou strukturu.

Zpočátku má rampouch tvar průzračného kuželu. Uvnitř se někdy dají rozeznat malé vzduchové bublinky. Protože se na jeho růstu podílí nejen voda, ale také jiné vnější podmínky, začíná rampouch brzo vytvářet svou jedinečnou strukturu. Do délky přitom roste zhruba desetkrát rychleji než do šířky.

Na povrchu starších rampouchů se dá někdy dobře rozeznat tzv. žebrování. Žebra jsou tvořena silnější vrstvou ledu. Směrem ke špičce rampouchu jsou většinou slabší a méně znatelná.

Na první pohled ovšem upoutá, že je rozestup takových žeber identický. Jak vznikají? Vysvětlení nabízí fyzika.

Tvorbu tenčích a silnějších oblastí způsobuje fakt, že se teplo odvádí z vypouklého povrchu lépe než z konkávního. Díky tomu zamrzá na vypouklém povrchu více vody než na té části rampouchu, která je štíhlejší. Kromě toho vyrovnává neustále tekoucí tenký vodní film teplotu na povrchu rampouchu. Při vyšších teplotách se tedy tvoří hladké a nepříliš zvrásněné, zatímco při nižších teplotách spíše žebrované rampouchy.

Další běžnou strukturou jsou hřebeny, které se tvoří hlavně tehdy, když byl rampouch nějakou dobu suchý. Pokud se pak objeví další porce vody, stéká po rampouchu nepravidelně. Přitom může zamrzat a tvořit tak až centimetr silné nepravidelné útvary.

Dokud rampouch roste, tvoří jeho špičku kapka vody. Na povrchu má velice tenkou vrstvu ledu, uvnitř je ale voda v tekutém skupenství.

Rampouchy mohou být až několik metrů dlouhé. Jejich tvar se mění nejen během růstu – například díky větru, který umí rampouchy „ohýbat“, takže se zdá, že vzdorují zemské gravitaci. Tvar rampouchu může ovlivnit také vypařování už existující ledové části.

Rampouchy ale nemohou růst donekonečna. Váha velkých rampouchů bývá úctyhodná a síly, které působí na led, mohou překročit jeho pevnost. Stává se, že se obzvláště vyvinuté exempláře samy od sebe zlomí, když led už nezvládne nést svou vlastní váhu. Nebezpečný je tento jev hlavně na domech, kolem kterých chodí lidé.

Proč rostou některé rampouchy od země k nebi?

Nejspíš nejzajímavějším jevem jsou rampouchy, které rostou jakoby zázrakem od země směrem k nebi. Na první pohled by se zdálo být logické, že jsou to stalagmity, které vznikaly na zemi díky vodě, která na dané místo kapala z výšky. Co když ale nad takovým rampouchem žádný zdroj vody není a nikdy nebyl?

Jevu se říká anglicky Ice Spikes. A jak jinak – dají se dobře vysvětlit pomocí fyziky.

„Ledové jehly“ vyrůstají z povrchu vody směrem k nebi. Děje se tak zpravidla v nádobkách, které mají sice omezený objem, zato ale dostatečně velkou plochu vodní hladiny. Běžně se dají objevit v mrazáku v nádobě na výrobu ledu, která byla naplněna destilovanou vodou.

Voda v takové nádobě při teplotách nižších než nula stupňů Celsia pomalu zamrzá. Jako první mrzne voda u stěn a na povrchu. Právě na něm ale může zůstat malá část nezaledněná. Vodní led má větší objem než tekutá voda, při promrzání má tedy tendenci vytlačovat zbylým malým otvorem na povrchu vodu, která ještě nezamrzla a pro kterou najednou není uvnitř nádoby místo.

Vně nádobky se tak tvoří na povrchu ledového bloku „jehla“ z vytlačované a zamrzající vody. Ta mrzne podobně jako v nádobce – nejprve na stěnách. Jehla je tedy dutá. Na špičce se objevují další a další kapičky vody, což přispívá k jejímu dalšímu růstu.

Když se všechna voda v nádobce proměnila na led, končí přísun tekutiny a růst jehly se zastavuje. V této chvíli může být dlouhá i několik centimetrů.

Jev se dá pozorovat převážně jen při použití destilované vody. Běžná voda obsahuje příliš mnoho solí a tvorbu ledových jehel tak neumožňuje. Existují ale i oblasti, kde je dokonce vodovodní voda natolik demineralizovaná, že se jehly tvoří v nádobkách na led zcela běžně.

Další podmínkou je nepříliš rychlé ochlazování. Pokud je vnější teplota příliš nízká, zamrzá nejen voda v nádobce, ale příliš rychle také zamrzne voda v samotné tvořící se jehle.

Příjemné vánoce!