Как капля жидкости может плавать на поверхности той же жидкости?

Явление, которое вы упомянули, называется некоалесценцией, и существует множество его прекрасных экспериментальных примеров (см., например, [1] , [2] ).

Действительно, капли различных жидкостей могут плавать на соответствующих поверхностях в течение продолжительных периодов времени до их слияния. К проблеме объяснения, почему это происходит, обращались Клюжин с соавт. несколько лет назад, с некоторыми попытками объяснить это лучше, чем это было сделано в прошлом.

Цитирую из этой статьи:

Когда капля жидкости падает на поверхность той же жидкости, обычно ожидается мгновенное смешивание. Однако даже в повседневных ситуациях иногда можно наблюдать, как маленькие капли плавают на поверхностях без мгновенного перемешивания, например, когда капли падают в раковину или во время дождя, когда брызги создают крошечные капли, которые могут быстро перемещаться по поверхности луж. Несмотря на такой общий опыт, а также ряд соответствующих научных исследований, концепция отсроченной коалесценции остается противоречивой.

Был предложен ряд гипотез, объясняющих отсроченное слияние. В 1900 году Рейнольдс предположил, что капли могут находиться на поверхности жидкости, потому что под каплей захватывается тонкая пленка воздуха. Однако позже Махаджан сообщил, что вода не образует плавающих капель при атмосферном давлении, но что капли легче образуются на больших высотах, где давление воздуха ниже, что противоположно тому, что ожидалось от гипотезы Рейнольдса. Положительный эффект пониженного атмосферного давления был недавно подтвержден в исследованиях продолжительности жизни масляных капель. Поскольку пониженное давление воздуха должно уменьшать толщину любой воздушной подушки, эти последние наблюдения, казалось, трудно согласовать с ранней гипотезой воздушной подушки.

Затем они предлагают объяснение этого механизма:

Недавние результаты, полученные в этой лаборатории, показывают, что межфазная зона простирается вниз от поверхности иногда на сотни микрометров и более, что, по-видимому, усиливается падающим инфракрасным излучением, а также кислородом. Наличие значительного межфазного слоя может работать как эффективный барьер, предотвращающий мгновенное слияние.

Возможный механизм, основанный на наличии этого межфазного слоя, показан на рисунке 13. Предполагается, что до того, как капля и масса вступят в контакт, оба объекта имеют значительные межфазные слои (1), которые препятствуют немедленному слиянию (2). Как только они соприкасаются, межфазные слои начинают рассеиваться (3). Когда слои достаточно рассеялись, начинается коалесценция, и вода из капли начинает стекать вниз (4). По мере удаления воды объем капли уменьшается, образуя более узкое пространство между каплей и основной массой (5). Отщипывание создает дочернюю каплю (6). Затем процесс повторяется, закрепляя каскад.