Вопрос на засыпку: от чего зависит размер капель дождя?

Оказавшись под дождем и спрятавшись в укромном месте, вы наверняка замечали, что дождевые капли сильно различаются по размерам.
Как правило, в облаках капли имеют одинаковую величину, но до земли долетают частицы диаметром от 1 до 5 миллиметров. Долгое время ученые считали, что во время полета капли меняют свои размеры, сталкиваясь друг с другом. Только вот в 2009 году французские ученые обратили внимание, что капли летят на довольно большом расстоянии друг от друга и не могут так часто сталкиваться друг с другом. Следовательно, распадаться на более мелкие части из-за физического контакта они не способны. Чтобы выяснить, каким образом из больших дождевых капель образуются маленькие, они провели лабораторный эксперимент. Они создали конструкцию, с которой падали капли воды, а сверху на них дул воздух, тем самым имитируя их падение с большой высоты. Происходящее было запечатлено на камеру с функцией замедленной съемки.

Почему идет дождь?

Для начала стоит разобраться, каким образом на небе возникают тучи с каплями дождя. Из курса школьной программы мы уже знаем, что под воздействием солнечного тепла вода из океанов, морей, озер и даже из чашек с напитками испаряется и превращается в пар. Так как пар очень легкий, он быстро поднимается в небо и образует собой дождевые облака. Когда температура воздуха падает, частицы пара начинают сливаться воедино, образуя тысячи водяных капель. Со временем они становятся тяжелыми и начинают падать на землю. В итоге мы наблюдаем дождь.

Размер капель дождя

Образующиеся в облаках капли обычно одинаковы по размерам, но на землю они падают разными. В этом можно убедиться не только путем наблюдений. Например, по словам некоторых ученых, можно быстро вынести под дождь сито с мукой. После попадания дождевых капель, на сите образуются мучные комочки и все они отличаются по размерам. Значит, во время дождя с неба падают как маленькие, так и крупные капли воды. И это при условии, что в облаках образуются практически не отличимые друг от друга частицы. Возникает вопрос — что происходит с ними во время падения на землю? Какое-то явление явно меняет их размеры и это точно не столкновения.

Соорудив упомянутую в начале статьи конструкцию с падающими каплями, исследователи принялись наблюдать за их структурой при помощи камеры с частотой обновления 1000 кадров в секунду. По данным Nature Physics, снизу на капли дул воздух — таким образом исследователи имитировали падение воды с высоты около одного километра. На видеоролике ниже можно увидеть, как оказываемое воздухом сопротивление сначала сплющивает каплю, а потом она приобретает форму парашюта. Не выдерживая давления, верхняя стенка капли разрывается и распадается на несколько десятков частиц разной величины. В конечном итоге получается, что в воздухе одинаковые дождевые капли будто бы взрываются — этим и можно объяснить различия между каплями. И их столкновение тут ни при чем.

http://www.youtube.com/watch?v=hmB3UEZBkl4

Запах после дождя

Стоит отметить, что вышеупомянутый эксперимент был проведен в далеком 2009 году. С тех пор ученые узнали еще много чего интересного о природе дождей. Например, в 2015 году сотрудники Массачусетского технологического института (США) выяснили, почему после ливней воздух обретает необычный, свежий запах. По их словам, когда дождевые капли падают на землю, они образуют собой крошечные лужи. Еще раз попав по ним, они поднимают в воздух микроскопические частицы, которые лежали на почве. К этим частицам можно отнести пыль, пыльца растений, фрагменты почвы и даже бактерии с вирусами. Так что, любимый многими «запах после дождя» может нести некоторую опасность человеческому здоровью. Однако, это не значит, что после дождя нельзя гулять — случаев, когда люди заражались вирусами после ливней, официально нет.

А вот вам еще один интересный факт — дождевые капли очень редко стекают по окнам по прямой линии. Этому явлению есть объяснение и причина непредсказуемых маршрутов капель заключается не только в порывах ветра. Если посмотреть на стекла под микроскопом, можно увидеть, что они не такие уж и ровные, какими кажутся на первый взгляд. Дождевые капли будто бы движутся по рельсам и предсказать их путь практически невозможно.
Читать далее →