Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Рост капель

2011-11-11 15:42:02 (читать в оригинале)

Для современной науки одна из самых увлекательных заморочек – разъяснение механизма формирования туч. Естественно, в целом все понятно: при такой-то температуре и таком-то давлении водяной пар в атмосфере конденсируется в маленькие капли, которые и образуют облака. Капли соединяются, добиваются больших размеров и падают дождиком. Но бес, как обычно, в деталях.







Время от времени конденсация капель в небе происходит так стремительно, что все модели, построенные из описанной чуть повыше нехитрой картины, не срабатывают. Наверное и вам приходилось время от времени своими очами созидать, как облака возникают в воздухе практически на очах, стремительно вырастают, «набухают» и проливаются дождиком. Ученые даже провели надлежащие измерения: капли поперечником 15 мкм (очень маленькие для дождика) могут вырасти до 50 мкм меньше чем за полчаса. Это очень стремительно.


Вопрос, как и отчего такое происходит, остается открытым. Пока разъяснить такую скорость не в состоянии ни одна из имеющихся моделей, описывающих образование и рост капель воды. Разъяснение появилось только не так давно, благодаря работе ученых из Англии Василиоса Далласа (Vassilios Dallas) и Кристоса Вассиликоса (Christos Vassilicos).


Основным героем их исследования стало число Стокса, характеризующее взаимодействие частиц во взвеси (в том числе и капель воды в облаке). Если оно не достаточно, капли следуют за микропотоками воздуха – и огибают встречающиеся другие капли, изредка сталкиваясь с ними. И напротив, если велико, они, обычно, сталкиваются, обычно, сливаясь вместе. Эта безразмерная величина зависит, в том числе, и от поперечника частиц – даже квадрата этой величины.


Итак вот, пока скопление формируется, размер самих капель невелик, и число Стокса совершенно невысоко; капли сталкиваются изредка. А уже после того, как скопление образовалось, капли становятся крупнее, и число Стокса стремительно вырастает; капли просто сталкиваются и стремительно вырастают. В некий момент происходит переход от маленьких величин – резко – к огромным. В какой конкретно? Это похоже на делему курицы и яичка: капли не могут стремительно расти, пока число Стокса невелико, но число Стокса не может возрости, пока капли не станут довольно большими.


Как проявили Даллас и Вассиликос, принципиальный вклад в этот механизм заносят турбулентные потоки воздуха. Они направили внимание на то, что турбулентные завихрения в воздухе наблюдаются на широкой масштабной шкале, в том числе и микрометровых размеров, порядка величины капель воды. Это заносит практически реальный хаос в вычисления числа Стокса для данных критерий, так как его величина также зависит и от скорости среды. Даже когда капля, казалось бы, очень мала, число Стокса может в один момент подпрыгнуть, приводя к тому, что она с другой столкнется и соединится. Конкретно турбулентность может подхлестывать и ускорять образование дождевых туч.




По публикации physics arXiv blog