Ученые разгадали тайну измороси
22 января 2003 года
Долгое время природа капелек мелкого дождя (измороси) вызывала затруднения у ученых. По расчетам выходило, что капелькам воды характерного для измороси размера требуется слишком много времени, чтобы образовать обычную дождевую тучу - столько они, как правило, "не живут". Разрешили загадку два физика из Брукхейвенской национальной лаборатории (США).
Капельки измороси обычно имеют диаметр около одной пятой миллиметра, в то время как полностью сформировавшиеся дождевые капли могут достигать в диаметре порядка двух миллиметров. Скорость падения дождевых капель - примерно 9 м/с. В отличие от полноценного дождя, капельки измороси падают со скоростью порядка 0,5 м/с, и, фактически, просто "парят" в воздухе. При этом объяснить развитие капелек измороси оказалось менее легким делом, чем постижение природы обычных дождевых капель.
Кучевые облака, в которых формируется дождь, образуются в мощных восходящих потоках, создающих условия для столкновения капель друг с другом, объединения и роста. Капельки измороси формируются в более спокойной атмосфере.
Рост капелек до размера 0,04 мм занимает около 20 минут, при этом рост обеспечивается за счет конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере, насыщенной водяными парами. В ходе этого процесса капелька проходит через этап так называемой "нуклеации": они должны достичь критического размера прежде, чем вероятность их роста за счет конденсации не станет меньшей, чем вероятность уменьшения за счет испарения (оба процесса идут одновременно). Достигнув размера 0,04 мм, капельки начинают падать, и основным механизмом дальнейшего роста становится их объединение друг с другом в процессе столкновений.
Современные теории утверждали, что для достижения ими размеров дождевых капель требуется еще примерно час. И вот здесь имелась неувязка - облака, в которых формируются дождь с изморосью, живут обычно не дольше получаса.
Разгадать загадку смогли Роберт МакГроу и Янган Лю. Они предположили, что современные теории упускают из виду некоторые критически важные факторы процесса "каплеобразования". В частности, несмотря на общее представление о том, что мелкомасштабная турбулентность ускоряет процессы формирования капелек измороси, никто не знал в точности, насколько.
МакГроу и Лю пошли несколько иным путем. В их теории предполагается, что преодолевшие барьер нуклеации капли сталкиваются со вторым сходным препятствием, но уже на стадии объединения друг с другом (коалесценции). Этот процесс сходен с процессом объединения отдельных молекул воды в каплю на стадии нуклеации. Иными словами, второй этап формирования капли также представляет собой статистический процесс, в ходе которого капельке также необходимо достичь некоторого критического размера, после которого процессы коалесценции существенно ускоряются.
Расчеты показали, что в новой модели на процесс формирования капелек измороси уходит существенно меньше времени - значительно меньше часа, сообщает Cnews(недоступная ссылка). Становится понятным, каким образом капелькам удается сформироваться прежде, чем испарится само облако. Новая модель предсказывает также, что если изначально в облаке количество маленьких капелек превышает некоторый порог, формирование более крупных идет значительно медленней, поскольку они "конкурируют" друг с другом в потреблении водяных паров. Это, подчеркивают исследователи, объясняет, почему в облаках, содержащих больше пылевых частиц, образуется меньше осадков.
Источники
править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
