Высыхающая лужа грязи покрывается трещинами, как старая картина — кракелюром. Сначала трещины встречаются почти под прямым углом, образуя грубую сетку. Но если грязь снова намочить и дать высохнуть, рисунок меняется: трещины начинают встречаться по три, под углом 120 градусов, как пчелиные соты.
Почему так происходит, долго оставалось загадкой. Учёные из Университета Осаки построили компьютерную модель, которая повторяет циклы сушки и увлажнения. В модели паста — это тонкий слой, который при высыхании сжимается, а трещины — зоны, где материал ослаблен. После каждого увлажнения трещины «залечиваются», но оставляют шрамы — места, где материал уже не такой прочный.
После первого цикла в распределении углов доминируют 90 градусов — это Т-образные пересечения. Но с каждым следующим циклом растёт доля углов около 120 градусов, то есть Y-образных пересечений. Отклонение от 120 градусов убывает экспоненциально с характерным временем 2,85 цикла. Эксперименты с кофейной пастой дают похожее время — около четырёх циклов.
Трещины ведут себя как реки, которые с каждым паводком спрямляют русло. Река не течёт по извилистому пути, если может прорыть более короткий. Так и трещины: Y-образное пересечение под 120 градусов даёт меньшую суммарную длину, чем Т-образное под 90 градусов. Энергия трещин в модели убывает экспоненциально с характерным временем 3,17 цикла, почти так же, как угол.
Это открытие помогает понять, почему трескаются высыхающие грунты, керамика и другие материалы, которые попеременно намокают и сохнут. В сельском хозяйстве прогноз растрескивания почвы важен для полива, а в строительстве — для долговечности покрытий. Модель можно улучшить, более реалистично описывая шрамы от прошлых трещин, но уже сейчас она показывает: трещины помнят свою историю и с каждым циклом учатся быть короче.
В экспериментах с кофейной пастой трещины после нескольких циклов увлажнения и высыхания выстраиваются под углом 120 градусов, как пчелиные соты. Это угол, при котором три трещины могут встретиться, не создавая избыточного напряжения.