Капли дождя или немного отвлеченной теории

Мы не видим водяной пар – но это не значит, что он не присутствует в земной атмосфере. Важно сказать, что формирование облака – превращение прежде невидимой воды в что-то другое, уже осязаемое. Что же вообще происходит при формировании дождя?

Итак, тонкий водяной пар будет собран в кристаллики или же капельки льда – именно они после того, как соединяются вместе и образуют облако. Которое, в свою очередь, мы уже можем увидеть.

Иными словами, пар будет собран в капли дождя – разумеется, если есть такие частицы, к котором можно и «прилипнуть». К примеру, над океанами водяной пар способен смочить частицы соли и образовать капли дождя.

А вот в том случае, если температура воздуха  была понижена до нуля градусов или же ниже, вода попросту намерзает на ту пыль, что была поднята в воздух. Что мы получаем на выходе? Ледяные кристаллы, что мы получаем из обыкновенной пыли.

А вот иные мелкие частицы так же способны образовать гранулы, вокруг которых, собственно, и будут собраны водяные облака.

Таким образом, можно подвести первый итог. Дождь – это вовсе не «что-то» неизведанное внутри облака. Такое себе распадающееся облако это на самом деле, что попросту теряет часть себя. Происходит это тогда, когда капли воды или же кристаллы льда, объединившись между собой, становятся чересчур тяжелыми и упадут вниз. Что и говорить – так и формируются капли дождя.

Несколько тонкостей

Как утверждают метеорологи, капли дождя могут расти сразу несколькими способами, приводя в итоге к дождю. Как именно будут образованы капли дождя? Все зависит от того, из какого именно типа облаков они «родом» — из холодных или же из теплых.

Последние состоят исключительно из капель воды, как бы взвешены в воздухе. Те капли, что из такого облака выпадут, в некоторых случаях испаряются, не достигая поверхности земли. Однако в некоторых случаях они получаются достаточно крупными для того, чтобы упасть нам на головы колоссальным ливнем. Расти капли дождя в теплых облаках могут сразу двумя способами:

1. Пока маленькая капля летит вниз сквозь облако, она будет сталкиваться с другими каплями. Соединяясь друг с другом, они преобразуются в более крупные капли дождя.
2. Маленькие капли просто пристраиваются «в хвост» летящей капли, увеличивая ее размер.

Конкретный пример

Разумеется, мы не обещаем вам наглядной демонстрации, однако привести небольшое сравнение нам по силам. Что ж, вообразите себе автомобиль, который двигается по проселочной, очень пыльной дороге. Логично предположить – вокруг автомобиля будут формироваться завихрения воздуха, что дуют в заднее стекло автомобиля. Спустя короткий временной отрезок стекло полностью будет залеплено пылью.

Теперь аллегория – те капли дождя, что летят через облако, представляют собой джип. Сами остальные капельки – пыль. Вокруг летящей капли завихрения воздуха попросту затянут более мелкие частицы воды в свой водоворот. Вот и выходит что дождевая капля, собирая все большее количество частиц, станет очень и очень тяжелой.  Достигая максимально больших размеров, она, после того как вылетела из облака, попросту шлепнется в грязь внизу.

Конкретика холодного облака

Собственный жизненный путь в холодных облаках капли дождя начинают именно как кристаллики льда. Отметим, что холодные облака будут образованы природой очень высоко – на том уровне, где температура воздуха значительно ниже, чем точка замерзания воды. Облака эти представляют самую настоящую смесь кристаллов льда и капель воды. После того, как последняя испариться с капли, она намерзнет на кристаллы. Пропорционально увеличению объема, увеличивается и вес кристаллика – впоследствии он  трансформируются в те снежинки, что падают на землю. Однако, если внизу более теплая погода, то такая снежинка просуществует недолго – после попадания в теплый воздух, подобные компоненты растают и превратятся в капли дождя.

Форма капли дождя

Итак, форма капли дождя будет определена именно действием внешний сил, а так же сил поверхностного натяжения. Если речь идет о состоянии равновесия – когда внешние силы или же отсутствуют, или же целиком и полностью скомпенсированы, поверхность жидкости стремиться к тому, чтобы набрать такую форму, при которой она будет иметь минимальную площадь. Как известно – это форма шара. Шарообразную форму обыкновенно будут иметь те капли дождя, что находятся в условиях невесомости.

Впрочем, это не совсем верно – любой объем жидкости в условиях невесомости примет строго сферическую форму – как говорится, ни шагу в сторону.

В земных условиях, крупные капли дождя могут стать шарообразными лишь в том случае, когда и плотность окружающей среды, и самой жидкости являются одинаковыми. Обыкновенно, падающие капли будут иметь несколько приплюснутую форму, ведь они на себе испытывают как влияние силы тяжести, так и встречного воздушного потока. А так же силы поверхностного натяжения.

Практика в космосе

На одной из космических станций космонавты провели опыт по сварке металла в условиях невесомости. Разумеется, ничего нет удобнее для капли, чем быть подвешенной в невесомости полностью круглой – ведь она ни с чем не соприкасается, ее не искажают никакие силы и она сама не стремиться ни к каким изменениям.

Процесс сварки был запечатлен на видео. При более детальном просмотре ученые заметили, что на кончике электрода была сформирована практически сферическая капля жидкого металла – куда больше той, что может образоваться в условиях земли.

Возвращаясь на землю – или, иначе говоря, в земные условия, необходимо сказать о том, что здесь на смачиваемой поверхности капля воды просто растечется, а вот на несмачиваемых она примет форму шаров, что были приплюснуты.

Еще немного теории

Скажем, раскаленная сковорода. Всем известно, что жидкость на этой поверхности начинает самым интенсивным способом испаряться. Мало кто знает, однако, о том, что под действием паров, которые образуются здесь, капля просто поднимается над поверхностью. Безусловно, размеры здесь всего десятые доли миллиметра – однако она как бы лежит на «паровой подушке». Удивительно, не так ли?

Дождь – такой разный

Отчего дождь получается таким разным? Он или же льет порой самыми настоящими «прутьями» (такие себе удлиненные капли дождя, что падают с колоссальной скоростью, отскакивая от земли). В некоторых же случаях это просто туманная изморозь – те мелкие брызги, что роятся на ветру. По какой причине дождь способен лить, причиняя физическую боль человеку, но так же может и просто обволакивать влажной пеленой?

Пресловутые длинные «прутья воды» — не более чем оптический обман. Крупные капли, на самом деле, оказываются просто сплющены под действием силы сопротивления воздуха. Ранее такие капли называли не иначе, как «старухи с дубинками» — ведь тот круг воды, что будет образован при ударе капли о землю, смахивает на широкую юбку. А капля, что отскакивает от центра – это дубинка.

Брызги воды – они могут быть лишь на Земле

Удивительно, однако, что брызги будет обеспечивать именно воздух. Таким образом, при ударе капли дождя она брызгами разлетается в разные стороны. Напрашивается вопрос – кто в этом виноват? Сама капля, в которой есть брызги, или же та поверхность, о которую она будет биться? На самом деле – ни та, ни другая. Но кто же тогда?

Виноват в возникновении брызг именно воздух. Соответственно, если нет воздуха, то нет и всплеска. Исследователи одного из крупнейших институтов, что располагаются на территории США, старались измерить энергию жидких капелек, что при ударе отлетают от большой капли.

Для чистоты эксперимента его проводили в вакуумной камере, в которой полностью регулировалось давление воздуха. Как обнаружили ученые – чем меньше будет воздушное давление, тем меньше жидкость будет разбрызгиваться. После того, как давление достигло около 0,2 бар, брызги вообще прекратились.