Необычные взаимодействия света с водяными каплями в ледяном тумане были подробно изучены учеными из Томского политехнического университета совместно с международной группой исследователей. Открытие магнитных свойств двухслойных ледяных частиц может сыграть важную роль в области магнитобиологии — науки, изучающей поведение живых организмов под воздействием магнитных полей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. В переохлажденном воздухе с температурой от -10 до -15 градусов водяные капли имеют структуру, напоминающую желейные конфеты — жидкая середина окружена ледяной оболочкой, рассказали специалисты ТПУ.
Такие частицы функционируют как резонаторы, способные порождать магнитные поля. Максимальный магнитный импульс возникает в момент замерзания капли, что приводит к уникальным оптическим эффектам, таким как ледяные иглы и световые столбы, известные также под названием «прожекторы судного дня».
Эксперты отмечают, что ледяной туман можно рассматривать как природный метаматериал с функциями оптической нейронной сети. Малые капли переохлажденной воды способны обмениваться магнитными сигналами, на которые реагируют некоторые животные, например, птицы, используя этот механизм для навигации во время сезонных миграций.
Группа ученых из ТПУ, физического факультета МГУ и Технологического института Хуайиня (Китай) создала теоретическую модель магнитных явлений, происходящих при замерзании капли воды в тумане. В ходе исследований было выявлено появление резонанса Фано — эффекта, который теоретически имеет потенциал для разработки новых практических систем.
Возникновение резонанса Фано, как пояснили исследователи, открывает новые перспективы в понимании и применении магнитных феноменов.