露珠為什麼是球形的？這是表面張力的作用

初秋的清晨去郊外晨練的時候，你會看到草葉上圓形的露珠在陽光下閃閃發亮，露珠為什麼是球形的？

圖中所示為水表面層分子與內部分子受力不同情況示意（作者供圖）

我們可以做一個小實驗，取一隻普通的杯子，往杯裡注水，當水滿了以后，不要停止，繼續緩慢往裡注水，你會發現杯子充滿后水不會立刻溢出，之后水平面會一點一點地鼓起，呈一個凸液面，在水將落未落的時候，水面像一個大氣泡一樣顫動，像有一層水膜拉著水不讓它流下去似的。如果繼續加水，水才好像承受不住似的嘩啦一下流出來，這就是液體的表面張力造成的。

表面張力是分子間作用力的一種表現，它發生在液體和氣體接觸的表面，因此稱為表面張力。用超高倍顯微鏡觀察可以看到想象一下，水是由無數個水分子構成，一個個小球代表一個個水分子，整齊排列在水表面。液體內部也有無數個緊密排列的小球（水分子）。下面我們對表面層和內部的任一小球進行受力分析。

液體內部的水分子受到周圍分子對它的作用力，由於內部分子處於周圍分子的包圍之中，周圍分子對它的作用力大小相等，方向相反，因而相互抵消，合力為零，所以內部分子受力平衡。表面層的水分子，由於它位於表面，空氣一側氣體分子稀疏，對水分子的作用力要比液體內部分子對它的作用力小很多，合力的結果就是表面層水分子受到液體內部分子向裡拉的力，使得液體表面猶如張緊的橡皮膜，收縮使液體盡可能地縮小它的表面積。

大家都知道，球形是相同體積下具有最小表面積的幾何形體。因此，由於表面張力的作用，液滴總是力圖保持球形。如樹葉上的水滴往往呈球形，是水收縮表面積造成的。

本文由北京印刷學院物理系副教授李蜜丹進行科學性把關。