какой формы капли дождя по данным наса
Форма дождевых капель
Автор: Маглипогода · Опубликовано 31.05.2019 · Обновлено 27.06.2021
Наверняка многие задумывались о том, какую форму принимает капля воды во время свободного падения из облака на землю. И если спросить любого человека, то он скорее всего скажет, что это форма, похожая на «слезинку». Но так ли это? Давайте разберёмся более подробно в этом вопросе.
Форма дождевых капель.
Форма дождевой капли — форма капли дождя, которую она принимает в свободном полете из облака до поверхности Земли. Мелкие капли до 2 мм близки к сфере, более крупные приобретают приплюснутую снизу форму «булочки для гамбургера», а при их увеличении до 5 мм капля нестабильна и происходит ее преобразование в вогнутую форму раскрытого парашюта или другие формы, после чего она распадается на множество мелких брызг. Теперь разберем более подробно:
Итак, выпадение капель происходит, когда маленькие капли воды в облаке сливаются в более крупные (процесс коагуляции), и не в состоянии уже противостоять гравитации, устремляются к земной поверхности. Дождевые капли имеют размеры в пределах от 0,1 до 6-7 мм — средний диаметр, при превышении которого они, как правило, распадаются. Капли менее 0,1 мм являются облачными и имеют идеально сферическую форму.
Мелкие капли до 2 мм чаще всего близки по форме к сфере (например, выпадение мороси), более крупные приобретают приплюснутую снизу форму «булочки для гамбургера», а при их увеличении до 5 мм капля нестабильна и происходит ее преобразование в вогнутую форму раскрытого парашюта или другие формы, после чего она распадается на множество мелких брызг.
Типы дождевых капель: A — несуществующий тип капель (форма капли под предметом перед падением) B — капли размером менее 2 мм (почти круглые) C — капли от 2 до 5 мм (сплющенная форма из-за трения о воздух) D — капли больше 5 мм, из-за потока воздуха разделяются на меньшие капли E — процесс деления крупной капли на несколько.
Форма капли зависит от ее размера: для маленьких капель сила поверхностного натяжения делает форму более сферической, тогда как с увеличением размера капли под действием встречного воздушного потока ее форма приобретает все более приплюснутую форму.
Поток воздуха, действующий на каплю.
Встречный поток воздуха создает внизу капли область высокого давления, а выше нее — область низкого давления, что деформирует каплю в плоскую или вогнутую (см. рисунок выше, справа).
На фото приведены фотографии падающих дождевых капель с диаметрами: а — 6 мм при скорости 8,8 м/сек; б — 4,8 мм при скорости 8,3 м/сек; в — 2,8 мм, при скорости 6,8 м/сек.
Ниже показана анимация обтекания частицы потоком (Mach=2/Re=50 «Kidney-shape»): 
Самые большие капли дождя на Земле были зафиксированы в Бразилии и на Маршалловых островах в 2004 году — некоторые из них достигали диаметра 10 мм. Их большой размер объясняется формированием конденсата на крупных частицах дыма или столкновением между каплями при большой их концентрации в воздухе. Кроме этого, наиболее крупные капли чаще всего формируются в процессе таяния градин.
Французские ученые Эммануэль Вильермо и Бенджамин Босса в июле 2009 г. опубликовали в журнале Nature Physics исследование разрушения крупных капель под действием встречного потока. По словам исследователя, каждая капля распадается индивидуально и независимо от их соседей на пути к земле. Таким образом, дождевая капля в процессе распада может приобрести форму раскрытого парашюта:
Фрагментация одной капли определяет распределение дождевых капель по размерам.
На следующей фотографии показаны три различных вида последовательности распада капель с интервалами между кадрами 2 миллисекунды, полученные другими исследователями (Barros, Ana P., Olivier P. Prat, Prabhakar Shrestha, Firat Y. Testik, Larry F. Bliven, 2008). (а) волокнистый (filament), (b) потоковый (sheet) и (c) дисковый распад капли:
Три различных вида последовательности распада капель с интервалами между кадрами 2 миллисекунды. (а) волокнистый (filament), (b) потоковый (sheet) и (c) дисковый распад капли
Что касается скорости падения, то для дождевых капель диаметром 0,5 мм на уровне моря и без ветра она составляет от 2 до 6,6 метров в секунду, в то время как капли диаметром 5 мм и более имеют скорость от 9 до 30 метров в секунду. Причём зависимость скорости падения от размера капли не является линейной (см. на графике):
Скорость падения капель (по оси Y) от её размера (по оси X)
Первые исследования формы дождевых капель относятся ещё к концу 1800-х гг. Немецкий ученый Филипп Ленард исследовал форму дождевых капель с 1898 г., а в 1904 г. опубликовал итоговую статью. Для изучения скорости капель он соорудил вертикальный воздушный туннель, где можно было управлять скоростью встречного воздушного потока. Он впервые сообщил, что форма капли отличается от стереотипной «слезинки» и сферична для капель примерно до 2 мм и деформируется в виде плоского дна и закругленной вершины, подобно булочке для гамбургера при увеличении капли, а при размерах свыше 5.5 мм капли нестабильны и распадаются.
Следите за погодой и климатом вместе с нами!
От чего зависит размер капель дождя?
Оказавшись под дождем и спрятавшись в укромном месте вы наверняка замечали, что дождевые капли сильно отличаются 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 капли дождя не одинаковые? Ученые уже знают ответ
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.
Застать образование тучи получается очень редко
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.
Дождь идет не только на Земле, но и на других планетах. Только вот на Сатурне и Юпитере он состоит не из воды, а алмазов
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.
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.
Землистый запах, который ощущается после дождя, называется петрикором
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.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
А в последнее время в дождевой воде содержится очень много микропластика. Под этим термином подразумеваются пластиковые частицы длиной менее 5 миллиметров. О том, почему на нашей планете идут «пластиковые дожди», временем ранее рассказывала моя коллега Любовь Соковикова. Рекомендую почитать ее статью прямо сейчас!
Какой формы на самом деле капли дождя? (видео)
Наверное все привыкли представлять себе каплю дождя вот так. На самом деле это конечно символическое представление капли
Да и вообще капли дождя меняются по мере их падения в основном из-за скорости движения. Это, конечно, порождает вопрос: как быстро падают капли дождя? Они могут развивать скорость.
. до 32 км/ч. Естественно, так падают не все капли, некоторые медленно опускаются на землю со скоростью 3 км/ч, т. е. медленнее идущего пешком человека.
Вот как выглядит капля дождя. Она начинает свою жизнь в облаке в виде сферы.
Как отмечается на американском сайте, посвящённом мелкомасштабной топографической съёмке, капли дождя по форме больше напоминают булочки для гамбургеров или бобы. Когда они становятся большими, они делятся на две. И только тогда они приобретают форму слезы, чтобы вскоре снова стать похожими на верхнюю половинку гамбургера.
Фраза «сильный дождь» может быть оксюмороном, поскольку средний вес капли составляет 0,2 грамма. Это легче человеческой ресницы.
Если человек захочет попить дождевую воду, ему, вероятно, было бы интересно узнать, что в нем содержится. Оказывается, в нем могут быть бактерии, паразиты, пыль, грязь, дым и другие химикаты, поэтому стоит дважды подумать, прежде чем ловить языком капли дождя.
Не весь дождь долетает до земли. Иногда он испаряется, прежде чем соприкасается с ней. Это называется фантомным дождем.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Наверное все привыкли представлять себе каплю дождя вот так. На самом деле это конечно символическое представление капли, так же как символ СЕРДЦА.
Да и вообще капли дождя меняются по мере их падения в основном из-за скорости движения. Это, конечно, порождает вопрос: как быстро падают капли дождя? Они могут развивать скорость.
. до 32 км/ч. Естественно, так падают не все капли, некоторые медленно опускаются на землю со скоростью 3 км/ч, т. е. медленнее идущего пешком человека.
Вот как выглядит капля дождя. Она начинает свою жизнь в облаке в виде сферы.
Как отмечается на американском сайте, посвящённом мелкомасштабной топографической съёмке, капли дождя по форме больше напоминают булочки для гамбургеров или бобы. Когда они становятся большими, они делятся на две. И только тогда они приобретают форму слезы, чтобы вскоре снова стать похожими на верхнюю половинку гамбургера.
Фраза «сильный дождь» может быть оксюмороном, поскольку средний вес капли составляет 0,2 грамма. Это легче человеческой ресницы.
Если человек захочет попить дождевую воду, ему, вероятно, было бы интересно узнать, что в нем содержится. Оказывается, в нем могут быть бактерии, паразиты, пыль, грязь, дым и другие химикаты, поэтому стоит дважды подумать, прежде чем ловить языком капли дождя.
Не весь дождь долетает до земли. Иногда он испаряется, прежде чем соприкасается с ней. Это называется фантомным дождем.
Какой формы на самом деле капли дождя?
4-11-2021, 07:06 | Политика / Размышления о политике | разместил: Око Политика | комментариев: (0) | просмотров: (605)
Наверное все привыкли представлять себе каплю дождя вот так. На самом деле это конечно символическое представление капли, так же как символ СЕРДЦА.
Да и вообще капли дождя меняются по мере их падения в основном из-за скорости движения. Это, конечно, порождает вопрос: как быстро падают капли дождя? Они могут развивать скорость.
. до 32 км/ч. Естественно, так падают не все капли, некоторые медленно опускаются на землю со скоростью 3 км/ч, т. е. медленнее идущего пешком человека.
Вот как выглядит капля дождя. Она начинает свою жизнь в облаке в виде сферы.
Как отмечается на американском сайте, посвящённом мелкомасштабной топографической съёмке, капли дождя по форме больше напоминают булочки для гамбургеров или бобы. Когда они становятся большими, они делятся на две. И только тогда они приобретают форму слезы, чтобы вскоре снова стать похожими на верхнюю половинку гамбургера.
Фраза «сильный дождь» может быть оксюмороном, поскольку средний вес капли составляет 0,2 грамма. Это легче человеческой ресницы.
Если человек захочет попить дождевую воду, ему, вероятно, было бы интересно узнать, что в нем содержится. Оказывается, в нем могут быть бактерии, паразиты, пыль, грязь, дым и другие химикаты, поэтому стоит дважды подумать, прежде чем ловить языком капли дождя.
Не весь дождь долетает до земли. Иногда он испаряется, прежде чем соприкасается с ней. Это называется фантомным дождем.
Рейтинг публикации:
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||
| ||
| ||
  |
| ||
| ||
|
| ||||||
| ||||||
| ||||||
| |
| ||
|