Новости

Несколько холодных капель могут «включить» проливной дождь

Ещё в сороковых годах прошлого века учёные провели эксперимент, в ходе которого смогли вызвать ливень, сбрасывая кусочки сухого льда на кучевые облака. Но до сих пор механизм этого явления остаётся неясным. Теперь Прашант Прабхакаран (Prasanth Prabhakaran) из Института динамики и самоорганизации им. Макса Планка и его коллеги создали искусственное облако и обнаружили, что падение лишь одной капли холодной воды запускает цепную реакцию с образованием новых капель.
В реальных облаках капли воды обычно растут, прилипая к мельчайшим аэрозольным частицам, которые представляют собой пыль, кристаллы льда и даже бактерии. Но Прабхакаран и его коллеги смогли смоделировать систему, в которой жидкие капли под высоким давлением могут расти сами по себе без необходимости в каких-либо аэрозолях. Это значительно упростило задачу по изготовлению небольшого облака в лабораторных условиях.
Для эксперимента учёные использовали коробку с подогреваемым дном и охлаждаемой верхней крышкой. Это было необходимо для создания разницы температуры между нижним и верхним слоем в четыре градуса.
Кроме того, чтобы воссоздать атмосферные процессы на земле, исследователи провели ряд химических манипуляций. В частности, роль воздуха внутри коробки играл газ гелий, а вместо воды был взят гексафторид серы. Подобно атмосферной влаге, это вещество может быть как жидкостью, так и паром, но формирует капли при более низкой температуре и давлении, чем вода.
В результате внутри коробки была воссоздана модель круговорота воды в природе. На дне появился небольшой бассейн из жидкого гексафторида серы, который частично испарялся и парил в виде облака в газообразном гелии. На холодной крышке гексафторид серы конденсировался в капли, которые срывались и падали вниз, пролетая сквозь газ.
Наблюдения за созданной моделью показали, что падающие капли охлаждали более тёплую окружающую среду и вызывали образование большого количества микрокапель. Это происходило по тому же принципу, что и появление конденсата на холодной поверхности при контакте с тёплым воздухом.
По мнению ученых, эта модель, описанная в журнале Physical Review Letters, может объяснить некоторые атмосферные явления, когда ливень начинается в считанные секунды, как будто кто-то открыл кран в душе. В определённых условиях мельчайшие капли воды в облаках могут сливаться в достаточно крупные образования. Если такие капли попадают в восходящие воздушные потоки, они поднимаются в более холодные слои и затем срываются вниз, провоцируя массовое создание новых капель.
Впрочем, специалисты считают, что атмосферные процессы настолько сложны и разнообразны, что смоделированные в эксперименте условия в природе встречаются достаточно редко. Но возможно, в следующий раз, когда вы неожиданно попадёте под дождь, винить следует не синоптиков, а несколько случайных холодных капель.

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.