Досі поширена думка визначала краплі дощу як такі, що мають форму сльози. Ця концепція була увічнена в малюнках та медіа-зображеннях, але, як показало NASA , ця ідея далеко не правильна.
Дослідник NASA Кріс Кідд пояснив, що краплі дощу зовсім не схожі на сльози; їхня форма більше нагадує булочку для гамбургера через коливання тиску, які вони відчувають під час падіння. Ця характеристика є важливою для розуміння не лише форми крапель, але й того, як вони впливають на наш клімат.
Фази дощових крапель
Кріс Кідд визначив, що краплі води проходять три різні фази під час свого формування та падіння:
- Початкова фаза: Краплі починають життя як крихітні водяні кульки, в яких молекули води прилипають одна до одної. Така структура дозволяє зберегти округлу форму за рахунок поверхневий натяг води.
- Падіння та спотворення: Як краплі спускаються, то тиск повітря з якими вони стикаються, коли падають, штовхає знизу, спотворюючи їх форму. Цей тиск змушує верхню частину краплі зберігати сферичну форму, а нижня сплющується, нагадуючи булочку для гамбургера.
- Перед поломкою: Перед тим, як крапля розіб’ється, вона набуває форму, яку Кідд порівнює з a парашут. Ця зміна форми відбувається через накопичення ваги та опору повітря.
Чому важливо знати форму дощових крапель?
Хоча це може здатися тривіальним відкриттям, розуміння фактичної форми крапель дощу має значні наслідки. Кідд зазначає, що цю інформацію можна використовувати для покращення реагування служб екстреної допомоги на повені, а також для оптимізації авіації , особливо під час штормів. Таким чином, погодні умови та динаміка крапель дощу можуть сприяти кращому управлінню несприятливими погодними явищами. Крім того, розуміння того, як штучний дощ впливає на клімат, є надзвичайно важливим.
Розміри та форма крапель дощу
Краплі дощу бувають різних розмірів, а їхня форма може значно відрізнятися залежно від їхнього діаметра. У випадку крапель, що падають у вигляді мряки, вони малі, діаметром близько 0.1 мм . Цей малий розмір створює велику площу поверхні відносно їхньої маси, що дозволяє їм бути сферичними та падати повільно завдяки поверхневому натягу.
Коли розмір крапель збільшується до 2 мм у діаметрі, їхня площа поверхні стає в 400 разів більшою, ніж у мряки, а їхня маса — у 8,000 разів. Це означає, що маса відіграє більш значну роль у формуванні їхньої форми, яка вже не є сферичною. У цьому випадку сила повітря створює більш плоску форму внизу, тоді як верх залишається більш округлим.
Зрештою, краплі дощу, що досягають 5 мм у діаметрі, мають площу поверхні в 2,500 разів більшу, ніж мряка, але їхня маса в 125 000 разів більша . В результаті краплі падають швидко та ще більше сплющуються, зрештою утворюючи форму, що може нагадувати парашут, перш ніж поверхневий натяг зникає, і крапля розбивається на кілька менших крапель — явище, яке має вирішальне значення для кругообігу води в нашій атмосфері.
Механізми утворення дощових крапель
Кругообіг води в організмі – це складний процес, що включає кілька механізмів утворення крапель дощу. Часто вважається, що цей цикл починається з випаровування води з морів та океанів, яка потім конденсується в хмари. Однак вченим вдалося з'ясувати більше деталей про те, як ці краплі насправді утворюються.
- Конденсація: Краплі дощу утворюються, коли водяна пара охолоджується і конденсується на ядрах конденсації, мікроскопічні частинки присутні в атмосфері. Ці ядра можуть включати пил, пилок і морські солі.
- Зіткнення та злиття: Коли краплі починають утворюватися, з ними можуть зіткнутися інші маленькі краплі. Цей процес зіткнення дозволяє більшим краплинам збільшуватися за рахунок менших, що є важливим аспектом утворення дощу.
- Теорія Бергерона-Фіндейзена: Це ще один механізм, який активується в ситуаціях, коли є крижані кристали в хмарах. Коли ці краплі льоду перетворюються на воду, вони можуть захоплювати інші краплі води, збільшуючи свій розмір перед падінням на поверхню.
Кожен із цих процесів впливає на кількість та інтенсивність опадів, які ми спостерігаємо. Їх розуміння є життєво важливим для покращення прогнозування погоди , а також для планування дій у разі стихійних лих та реагування на них.
Ідея про те, що краплі дощу схожі на сльози, є міфом, який було розвінчано науковими дослідженнями. Краплі насправді набагато складніші, ніж ми часто собі уявляємо, і мають значний вплив на клімат і навколишнє середовище. Кожен аспект дощових крапель дає цінну інформацію про природні процеси на нашій планеті, починаючи від їх форми і закінчуючи утворенням.
