Ще в сорокових роках минулого століття вчені провели експеримент, в ході якого змогли викликати зливу, скидаючи шматочки сухого льоду на купчасті хмари. Але досі механізм цього явища залишається неясним.
Тепер Прашант Прабхакаран з Інституту динаміки та самоорганізації ім. Макса Планка і його колеги створили штучну хмару і виявили, що падіння лише однієї краплі холодної води запускає ланцюгову реакцію з утворенням нових крапель.
У реальних хмарах краплі води зазвичай ростуть, прилипаючи до найдрібніших аерозольних часток, які являють собою пил, кристали льоду і навіть бактерії. Але Прабхакаран і його колеги змогли змоделювати систему, в якій рідкі краплі під високим тиском можуть рости самі по собі без необхідності в яких-небудь аерозолях. Це значно спростило завдання по виготовленню невеликої хмари в лабораторних умовах.
Для експерименту вчені використовували коробку з підігріваючим дном і охолоджуваною верхньою кришкою. Це було необхідно для створення різниці температури між нижнім і верхнім шаром в чотири градуси.
Крім того, щоб відтворити атмосферні процеси на землі, дослідники провели ряд хімічних маніпуляцій. Зокрема, роль повітря всередині коробки грав газ гелій, а замість води був узятий гексафторид сірки. Подібно до атмосферної вологи, ця речовина може бути як рідиною, так і паром, але формує краплі при більш низькій температурі і тиску, ніж вода.
- Названо продукти, які захищають мозок від деменції, і коли треба їх вживати
- Нові тести можуть виявити крихітні токсичні частинки вугільного попелу в ґрунті
У результаті всередині коробки була відтворена модель кругообігу води в природі. На дні з’явився невеликий басейн з рідкого гексафториду сірки, який частково випаровувався і ширяв у вигляді хмари в газоподібному гелії. На холодній кришці гексафторид сірки конденсувався в краплі, які зривалися і падали вниз, пролітаючи крізь газ.
Спостереження за створеною моделлю показали, що падаючі краплі охолоджували більш тепле навколишнє середовище і викликали утворення великої кількості мікрокрапель. Це відбувалося за тим же принципом, що і поява конденсату на холодній поверхні при контакті з теплим повітрям.
На думку вчених, ця модель, описана в журналі Physical Review Letters, може пояснити деякі атмосферні явища, коли починається злива в лічені секунди, ніби хтось відкрив кран в душі. В певних умовах найдрібніші краплі води в хмарах можуть зливатися у великі утворення. Якщо такі краплі потрапляють у висхідні повітряні потоки, вони піднімаються у більш холодні шари і потім зриваються вниз, провокуючи масове створення нових крапель.