Цікаве про дощ

Фізики зрозуміли, чому краплі дощу досягають своїх розмірів не за кілька діб, як пророкувало комп’ютерне моделювання, а менш ніж за годину.

Загадку появи дощових крапель вдалося вирішити досліднику з МФТІ, який працював у складі міжнародної наукової групи.

Краплі зародку дощу фізики розглянули в умовах турбулентності. За словами одного з авторів, почесного професора кафедри загальної фізики МФТІ Михайла Андрійовича Лібермана (також професор шведського інституту теоретичної фізики NORDITA), предметом дослідження стала так звана кластеризація – процес швидкого накопичення крапель і зростання їх розміру в областях між вихорами повітря. Про кластеризацію вченим було відомо вже кілька десятків років, але їм не вдавалося пояснити з її допомогою експериментальні дані. Всі попередні спроби комп’ютерного моделювання показували, що ріст краплі від одного до ста мікрометрів займав би сотні годин або навіть днів, але в реальності дощові хмари проливаються опадами набагато швидше.

Фізики вивчили кластеризацію в турбулентності не при звичайних умовах (коли вся хмара однакової температури), а при появі макроскопічного ґрадієнта температури (коли один з країв хмари нагрітий сильніше іншого). Розрахунки показали, що тієї різниці температур, яка спостерігається в реальних хмарах, достатньо для прискорення процесу кластеризації в тисячі разів. Це дозволяє пояснити випадання опадів. За словами Михайла Лібермана, «збільшення локальної концентрації зародків крапель в тисячі разів призводить до збільшення частоти зіткнень між краплями в мільйони разів (пропорційно квадрату концентрації)».

При зіткненнях краплі зливаються в краплі більшого розміру. Вони послідовно ростуть у результаті кожного зіткнення двох крапель, потім зіткнення двох зростають, і в результаті час росту від одного до 50 мікрон скорочується всього до десяти хвилин. Таким чином тепер у розпорядженні вчених виявилася теоретична модель, яка узгоджується з тим, що спостерігається в реальності.