便便濺起的水花是乾淨的么？

普通的坐式馬桶便便的時候，便便掉下去往往會激起水花。假設馬桶裡面的水是乾淨的，便便掉下去濺起來的水花是乾淨的嗎？（因為重口味所以就匿了。。）

2012年在德國舉辦的第25界IYPT「International Young Physicist tournament 國際青年物理學家競賽」出過一道類似的題：

14. Granular splash

If a steel ball is dropped onto a bed of dry sand a splash will be observed that may be followed by the ejection of a vertical column of sand. Reproduce and explain this phenomenon.

粗略翻譯：如果一個鋼球落入干沙中，會產生豎直向上濺起的一股沙子，重現並解釋這一現象。

問題有些相似，雖然一個是流體系統，一個是剛體與近似流體系統。但先分析這個，再分析題主的問題應該會有些啟示。

PS：雖然我是物理專業的，但是我願意用非常容易理解的維象的科普角度來解釋這個問題。另外，圖是我現畫的，丑了點。。。這都怪pad不給力=。=

IYPT這個競賽沒有標準答案，但當時我在場，現場的結果主要如下。

當鋼球落入平整的沙床時，由於其比較快的速度，會在短時間內導致沙床「在此視為流體」「在這種場合下比較常見的近似」中產生豎直的未填充空間，類似與一個空氣圓柱體。見圖一

之後，沙子會填充這個空氣柱，由於流體的流動性和表面張力問題，會在這個柱子的中間優先塌陷填充，「具體是在柱體的哪個位置我不知道」如圖二。

在圖中不難看出，在這一填充中會在鋼球上方遺留一定體積的空氣，而在其他部分則被填充完整。可以想像，這股被隔離的空氣在周圍沙子繼續不斷的積壓下一定不會甘受侮辱。然後我們便見證了這股空氣奮而破土而出的現象----一股沙子自然被快速上升的空氣噴出。如圖三

好了，這個剛體模型分析完了，現在分析題主的這個水滴的流體系統把?

與以上模型不同的是，鋼球換成了水滴，但上述第一步應該是不會變化的，但不能否定的是，在水滴由於高速下落而產生未填充空間的過程中，由於接觸瞬間的表面張力破缺，一部分水滴中的液體會運動到周圍水環境中。這很好理解，這種過程也會持續發生直到最後水滴和水環境融為一體。

在這種過程中，不能否定一部分原水滴中的粒子會在隔離空氣噴出的瞬間處於被帶離的位置。

綜上所述，如果是我回答問題的話，我會回答濺出的液體是混有原水滴中的液體，至於部分多少，我認為應該是少部分「不超過百分之五十」，但到底是多少，不得而知，而且會隨初始條件和環境變化而易。

最後我想說一下我的模型的局限性，讓大家知道我是一家之言，不足為信，但我相信如果解析的解釋這個問題會是非常困難的，我至今也想不出該怎麼入手列出彈性力方程。

首先，用沙子系統的模型套用流體系統雖然原理相近，但是不盡精確的。而且這個模型沒有對於流體的彈性力分析。這是非常不足的一個部分，水環境不同於准流體沙環境的最大區別就是存在彈性力。在水滴與水面碰撞時，這種彈性力表現的尤為明顯。