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.
Читайте також: Дощ розповів про загибель майя
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.
В натуре же механизм образования дождевых капель выписан в монографии А. К. Пискунов «Вещество. Природа и теория» Киев 2006. Он сводится к тому, что вещество, в том числе и атмосферы, состоит из так называемых «телоронов», которые состоят из структур сферической формы, образующихся различными по густоте слоями по схеме: газообразное вещество – жидкое вещество – твердое вещество – жидкое вещество – газообразное вещество. В центре телоронов расположено газообразное ядро, которое охвачено жидким слоем и слоем в виде сферы твердой фазы. Снаружи эта сфера имеет жидкую и газообразную оболочки. Если две последние оболочки изменяют свои соотношения, т.е. одна из них превалирует, то изменяется структура в системе газ – вода в виде сухо – дождь. Поэтому, в зависимости от активности перехода в этой системе, бывают обычные мелкие и крупнокапельные, а также грозовые и ливневые дожди. После мелкокапельных дождей какие-то видимые осадочные явления на поверхности земли не заметны, а после грозовых дождей заметны рассевы песка – это то твердое вещество, о котором говорилось выше.