До сих пор считалось, что дождевые капли, сконденсировавшись в тучах и падая на землю, ускоряются, но никогда не движутся быстрее некоторого предела скорости, который определяется значениями гравитации и сопротивления воздуха. Конечно, зависит она и от массы и поперечного сечения капли: с увеличением размеров скорость падения возрастает.
Чтобы уточнить скорость падения капель, группа мексиканких ученых во главе с Фернандо Гарсиа-Гарсией (Fernando García-García) замеряли скорость движения и размеры теней, которые отбрасывали капли обычного латиноамериканского ливня, в инфракрасной подсветке. Каково же было их удивление, когда выяснилось, что до половины из них падали заметно быстрее «максимально допустимой» скорости, а некоторые — вдесятеро быстрее, чем это должно быть для капель их размеров.
Казалось бы, такие эффекты должны были наблюдаться и раньше. Они и наблюдались: «Другие ученые, — говорит Гарсиа-Гарсиа — тоже фиксировали подобное, но отбрасывали эффект, считая его ошибкой».
Ученые подозревают, что такие «сверхскоростные» капли являются фрагментами других, слишком больших капель, разваливающихся в процессе падения. «Если такая большая капля распадется на несколько, — добавляет Гарсиа-Гарсиа, — каждый из них будет некоторое время двигаться на той же скорости, что и исходная капля, то есть — быстрее, чем это «дозволено» для капель их размеров».
Этот, на первый взгляд, малозначительный момент может иметь самые серьезные последствия, когда речь пойдет о его практическом использовании. Ведь это означает, что формулы, на основе которых метеорологи вычисляют количества выпадающих осадков, дают системную ошибку, составляющую до 20% (по оценке мексиканских ученых).
Самый распространенный способ оценить объемы выпадающей влаги — использовать доплеровский радар, примерно такой же, которым бравые сотрудники ГИБДД ловят нарушителей скоростного режима. Только в этом случае радар улавливает электромагнитный сигнал, отраженный каплями льющего дождя, и оценивает его характеристики. Он позволяет с точностью узнать скорость падения, и уже на основе этих цифр вычисляются средние размеры капель.
Затем простым умножением метеорологи подсчитывают объемы выпавшей с небес воды. В итоге получается, что, фиксируя быстрое падение, специалисты считают, что падающие капли больше, чем они есть в действительности — просто потому, что скорость их соответствует более крупным.
Отметим, что некоторые ученые не согласны со столь скептическими выводами своих мексиканских коллег. Эна Баррос (Ana Barros), к примеру, считает, что метеорологи не могут ошибаться так сильно. И ее доводы выглядят вполне оправданными: ученая указывает на то, что эти «сверхскоростные обломки» капель быстро тормозятся воздухом, так что их не соответствующая их размерам скорость держится слишком недолго, чтобы вносить такие серьезные искажения в наши измерения.
Нам кажется, проверить, кто прав, достаточно просто: можно просто поставить бочку под дождь и замерить заполнившийся объем. Если он будет слишком отличаться от того, что дают стандартные измерения и вычисления, победа в этой дискуссии — на стороне Гарсиа-Гарсии и его команды. Если же нет, то «приз» можно передать Эне Баррос.
Читайте также о генераторе, который вырабатывает электричество из ударов падающих капель: «Электрический дождик».
По публикации New Scientist Physics & Math