Lietus mākoņi: pilieni ar kaskādes efektu

Lieli pilieni rada veselu jaunu mikrodropu asti mākonī

Mākoņiem var būt ļoti dažādas īpašības - un lietus nenokrīt no katra mākoņa. © C. Hoffrogge
lasīt skaļi

Kaprīzs vilkšanas efekts: Kad liels lietus piliens izkrīt caur mākoni, tas nepaliek viens. Kā atklāja eksperiments, aiz viņa var veidoties vesela jaunu mikroviļņu aste. Pats lietus veicina mākoņu pilienu veidošanos. Pat ar vēju vētriem pētniekiem ir aizdomas par līdzīgu vilkšanas efektu. Šis process varētu izskaidrot, kāpēc daudzi nokrišņi ir tik pēkšņi un vardarbīgi - lietus palielinās, jo krīt.

Tā kā lietus ir pierasts ik dienu, tas ir tik sarežģīti. Mākoņos ūdens vispirms iziet daudzpakāpju procesā, kurā ūdens tvaiki vispirms pārvēršas ledus kristālos un pēc tam atkal kūst lejā. To, kāda veida lietus izkrīt no mākoņa, ietekmē dažādi faktori, ieskaitot apkārtējās vides temperatūru, vēju un pilienu lielumu. Attiecīgi pētniekiem ir grūti rekonstruēt šo procesu.

Lietus mākonis centimetru skalā

Nav brīnums, ka daudzi notikumi lietus mākoņos joprojām nav skaidri: īstie mākoņi vienkārši ir pārāk sarežģīti, lai veiktu smagus laboratorijas eksperimentus. Attiecīgi procesi ir mīklaini, kā rezultātā pēkšņi stiprs lietus. Lai izpētītu šo jautājumu, pētnieki no Max Planck dinamikas un pašorganizācijas institūta Getingenē tagad ir veikuši neparastu eksperimentu.

Neparasta lieta tajā: ​​Pētnieki ir izveidojuši mākoņus un lietu lietus spiediena kamerā, kas ir tikai dažus centimetrus augsta. Šajā mini modelī sēra heksafluorīdam (SF6) bija gāzveida un šķidrā ūdens loma, bet cēlgāzes hēlijs pārstāvēja gaisu. Kas notiek šajā miniatūrajā mākonī un kā tajā uzvedas krītošās spāres, pētnieki sekoja ar ātrgaitas kameras palīdzību.

Brīvs kritiens ar svītu

Tas bija pārsteidzoši: ja modeļa atmosfērā iekrīt auksts piliens, viņš pēc tam rada veselu jaunu mikropilienu straumi. Šie pilieni seko viņa kritienam lielajā lejā, nodrošinot, ka no mākoņa vienā piegājienā nokrīt vairāk lietus. Kā atklāja pētnieki, šādas mikrodropletu astes rodas galvenokārt aiz krusakmeņiem un ļoti lieliem spāru. displejs

Šīs pilītes izraisa smalks temperatūras efekts, kā parādīja eksperiments: krītot lielie pilieni atdzesē atmosfēru ap tiem atmosfēras fiziķi runā par izobārā Abk skaitīšanas. Tā kā atmosfēra lietus mākonī ir piesātināta ar ūdens tvaikiem, šī dzesēšana vairāk kondensējas, tāpēc veidojas mikropilītes. Tos aizvada lielā kritiena kustība.

Ieskats mākoņu dinamikā

Pētnieki norāda, ka līdzīgam mehānismam ir liela nozīme pēkšņu lietavu veidošanā. Tas, savukārt, izšķiroši ietekmētu mākoņu dinamiku un tādējādi arī nokrišņu intensitāti. Tomēr joprojām ir nepieciešami turpmāki pētījumi, jo atmosfēra ar savām vētrainajām kustībām un spēcīgo vēju ir sarežģītāka nekā laboratorijas sistēma.

Neskatoties uz to, pētnieki savā eksperimentā redz "skaidru piemēru tam, kā idealizēto problēmu laboratoriskie testi var mums palīdzēt labāk izprast atmosfēras procesus", skaidro grupas vadītājs Eberhards Bodensčats. "Nākotnē mēs varēsim labāk izprast mākoņu veidošanās dinamiku un pašorganizāciju." (Physical Review Letters, 2017; doi: 10.1103 / PhysRevLett.119.128701)

(Maksa Planka Dinamikas un pašorganizācijas institūts, 02.10.2017. - NPO)