Климат и погода → Каков размер самой большой дождевой капли?

23 Окт
2012

1. Молекулы внутри дождевой капли с одинаковой силой выталкиваются соседними молекулами во всех направлениях. Притяжение между молекулами подразумевает, что жидкость сжимает себя до тех пор, пока ее поверхность не станет минимальной, то есть пока капля не примет форму сферы. Наружные молекулы удерживаются молекулярным притяжением, обеспечивая поверхностное натяжение, которое позволяет насекомым ходить по воде как по суше.
По мере роста капли слабому поверхностному натяжению становится все труднее поддерживать сферическую форму, и капля искривляется. Вот почему капли до двух миллиметров в диаметре остаются сферическими, а более крупные — принимают форму булочки для гамбургера с плоским дном и закругленным верхом. Сопротивление воздуха борется с каплями во время их падения. И поскольку вода не имеет достаточной клейкости, чтобы противостоять сопротивлению, падающие капли обычно разбиваются на более мелкие при достижении диаметра 5 мм.

Эти факты были известны уже в 1904 году благодаря гениальным экспериментам лауреата Нобелевской премии физика Филиппа Ленарда и американца Уилсона Бентли, более известного своими ранними фотографиями снежинок. Ленард использовал вертикальную аэродинамическую трубу для изучения процесса падения дождевых капель, тогда как Бентли измерял размер капель, заставляя их падать на противень с мукой и замеряя получавшиеся шарики.
Эксперименты в космосе показали, что в условиях микрогравитации — и без ветра, который нарушает форму, — капли воды могут достичь 3 см в диаметре, хотя отснятый материал свидетельствует, что сферы дрожат, как желе, потому что поверхностное натяжение слишком слабо, чтобы удержать форму сферы, а клейкость недостаточна, чтобы остановить дрожание.

2. Средняя капля воды, достигающая земли, имеет диаметр 1-2 мм. Несколько лет назад были дважды зафиксированы капли-гиганты: 8,8 и 10 мм в диаметре. В первый раз запись была сделана на исследовательском самолете, летевшем над Бразилией через кучевые облака. Считается, что гиганты сформировались из более мелких капель путем конденсации на частицах пепла, поднимающихся после лесных пожаров. Огромные капли были также замечены в чистом морском воздухе над Маршалловыми островами в Микронезии. Они родились в узком облаке, где имели возможность сталкиваться и объединяться. Вряд ли любая из этих гигантских капель долетела до земли, потому что они с готовностью распадались на более мелкие из-за сопротивления воздуха.

3. В фильме 1957 года The Incredible Shrinking Man («Невероятно худеющий человек») главный герой, роль которого играет Грант Уильямс, попадает в загадочное облако, после чего начинает постепенно уменьшаться в размерах. Ближе к концу фильма он становится ростом с насекомое и оказывается в ловушке — в раковине. Сверху из протекающего крана на него падают громадные капли воды.
Когда реквизиторы студии строили свой гигантский кран и пытались сделать так, чтобы из него капала вода, законы физики сопротивлялись изо всех сил, и капли получались самого обычного размера. Спустя несколько лет после выхода фильма на экраны я встретил режиссера Джека Арнольда, который рассказал мне, что он лично придумал способ, как сделать гигантские капли для этого эпизода. Он купил 100 упаковок латексных презервативов и велел помощникам заполнить их водой.
В итоге Уильямс расположился около огромного крана перед камерой, а спрятавшийся ассистент сбрасывал презервативы сверху один за другим. Эффект был весьма убедительным: каждый презерватив в воздухе принимал форму капли, а потом при ударе о землю разрывался, и вода разлеталась множеством мелких брызг. Каждая «бомбочка», падающая из гигантского крана, была лишь чуть меньше человеческой головы.
Арнольд рассказывал мне, что, когда продюсер потребовал объяснить покупку 100 презервативов, он ответил: «После окончания съемок мы закатили горячую прощальную вечеринку!..»


 

Комментарии:

наверх