Российский ученый раскрыл тайну быстрого роста дождевых капель

Работающий в составе международной группы ученых исследователь из Московского физико-технического института смог решить загадку появления капель дождя, сообщается на сайте МФТИ, а предпринт работы исследователей доступен на сайте arxiv.org.

Группа ученых включала исследователей из России, Финляндии и Израиля. В рамках проведенной работы специалистам удалось выяснить, почему капли дождя достигают своих размеров не за несколько суток (на это указывали предыдущие расчеты), а всего за несколько десятков минут.

Физики рассматривали капли зародыша дождя в условиях турбулентности, а предметом их исследования стала кластеризация – процесс быстрого накопления капель и их увеличение размера в областях между вихрями воздуха.

Ранее ученые уже знали о кластеризации, однако до настоящего времени ее объяснения при помощи экспериментальных данных не было. Согласно расчетам, рост капли от 1 до 100 микрометров должен был занимать сотни часов, однако в реальности дождевые облака проливаются осадками гораздо быстрее.

Изучив кластеризацию в турбулентности не при обычных условиях, а при появлении макроскопического градиента температуры (один из краев облака нагрет сильнее другого), ученые установили, что разницы температур, наблюдаемой в реальных облаках, вполне достаточно для ускорения процесса кластеризации в тысячи раз, что в свою очередь и позволяет объяснить выпадение осадков.

Как объясняет профессор кафедры общей физики МФТИ и профессор шведского института теоретической физики NORDITA Михаил Андреевич Либерман, увеличение локальной концентрации зародышей капель в тысячи раз приводит к увеличению частоты столкновений между каплями в миллионы раз (пропорционально квадрату концентрации). При таких столкновениях капли сливаются в капли большего размера и растут последовательно в результате каждого столкновения двух капель. Затем происходит столкновение подросших капель и, как результат, время их роста от 1 до 50 микрон сокращается примерно до 10 минут.