Huit choses cachées dans un film de savon

Une bulle qui flotte librement est toujours une sphère, et il y a une raison profonde. Le film emmagasine de l'énergie en proportion de sa surface et, comme tout dans la nature, il se met dans l'état de plus basse énergie qu'il peut trouver. Pour une quantité d'air emprisonné donnée, la sphère est la seule forme ayant la plus petite surface possible, alors la tension superficielle comprime le film jusqu'à cette boule parfaite. Les mathématiciens ont démontré la même vérité de façon abstraite ; une bulle, elle, la résout instantanément.

Empilez des bulles et les parois ne se rencontrent pas au hasard. Les films de savon se rejoignent toujours exactement par trois le long d'une arête, et ces trois-là se rencontrent à précisément 120 degrés. Là où les arêtes elles-mêmes se croisent, elles se réunissent par quatre à environ 109,5 degrés, le même angle qui pointe vers les sommets d'un tétraèdre. Un physicien belge a établi ces lois au XIXe siècle, et toute couronne de mousse sur Terre leur obéit encore.

Tendez un film de savon sur un cadre en fil de fer plié et il se ramène aussitôt à la plus petite surface capable de relier ces arêtes, car la tension superficielle réduit toujours le film à l'aire minimale. Les ingénieurs en profitent : plongez un cadre d'épingles entre deux plaques et le film se rabat sur le réseau le plus court possible qui les relie, résolvant en un clin d'œil un problème qui peut coûter de vrais efforts aux ordinateurs. Le film est un minuscule ordinateur analogique humide.

L'eau a une surface étonnamment résistante, une tension d'environ 72 millinewtons par mètre qui permet aux insectes de se tenir sur les étangs. Les molécules de savon possèdent une tête qui aime l'eau et une queue qui la fuit, alors elles se pressent à la surface et écartent de force les molécules d'eau qui s'accrochaient les unes aux autres. Cela fait chuter la tension superficielle à environ 25 à 30 millinewtons par mètre, à peu près le tiers de sa valeur initiale, ce qui explique précisément pourquoi l'eau savonneuse peut s'étirer en un film assez mince pour former une bulle.

Soufflez une bulle par grand froid et elle n'éclate pas simplement. La glace commence à se former à la base et grimpe le long du film en cristaux scintillants en forme de fougère qui tourbillonnent en grandissant. Les chercheurs ont découvert un minuscule effet de boule à neige : des éclats de glace se détachent et dérivent à l'intérieur du film, portés par de doux courants nés des différences de température à la surface. En quelques secondes, toute la sphère se fige en un dôme de verre givré.

Quand une bulle éclate, le film ne se brise pas vraiment, il se dézippe. Un trou apparaît et son bord se rétracte vers l'extérieur à plusieurs mètres par seconde, régi par une loi élégante qui oppose la tension superficielle à l'inertie du liquide que le bord ramasse au passage. Plus le film est mince, plus le bord fuit vite. Tout l'effondrement est terminé en quelques millisecondes, ramassant le film en un anneau de minuscules gouttelettes projetées bien avant que vous puissiez constater sa disparition.

Retournez une bulle et vous obtenez une antibulle : non pas une peau de liquide enveloppant de l'air, mais une goutte de liquide enveloppée dans une fine coquille d'air, immergée dans davantage de liquide. Comme elle est presque entièrement faite d'eau avec à peine un souffle d'air emprisonné, elle ne remonte pas ; elle reste suspendue ou coule, brillant comme une minuscule bille d'argent quand la lumière effleure sa coquille d'air. Lorsque le film finit par se drainer, elle se fond doucement à nouveau dans le liquide qui l'entoure.