谁能想到今年春天的潮湿天气竟然与物理学研究有关?根据《地球物理学研究快报》杂志上的一项研究,科学家发现,当雨滴以下落速度大于物理学预测的速度落地时,这些水滴实际上已经分裂成了更小的水滴。由于气象部门根据水滴下落的速度来衡量降雨量——传统的观点认为,大水滴应该比小水滴以更高的速度撞击地面——因此,这些结果可能会改进我们预测天气的方式。所有下落的物体都有所谓的终端速度,即由于空气阻力而无法超过的速度。因此,较大的水滴通常应该下落得更快,因为它们较大的体积有助于它们比小水滴更容易地克服空气阻力。(极端情况下,想想雾:水滴非常小,以至于根本不会下落。)但是,数据显示小水滴有时以与大水滴相同的速度撞击地面,这表明传统的观点是错误的,并且多年来一直困扰着科学家。为了解开这个谜团,研究人员在几年的时间里使用光学设备收集了大量的降雨数据。
该团队在墨西哥城记录了大约 64,000 滴雨滴的下落速度。研究人员仅在极其平静的条件下测量了它们的大小和速度,因此通常伴随降雨的风不会影响数据。他们发现,一些水滴的下落速度超过了其尺寸的所谓终端速度[ScienceNOW 每日新闻]。
为了解释高速下落的水滴现象,研究人员
发现这些快速的异常值……是成群出现的。这些超高速水滴可能来自快速下落的大水滴的破裂[《科学美国人》]。当一个大水滴高速下落到地面时,从它上面破裂下来的任何小水滴也以大水滴的速度下落,而这个速度可能高于小水滴自身的终端速度。首席研究员
Alexander Kostinski
用一个人从火车上扔出一个瓶子的类比来解释这个过程。如果火车是静止的,瓶子飞行的速度会比火车以每小时 60 英里的速度行驶时慢得多[《洛杉矶时报》]。
这些结果可能会对经济产生重大影响,因为经济的三分之一受到天气预报的影响。
这是因为气象学家在构建天气模型时假定最大的雨滴以最快的速度下落,并以最大的力撞击地面……因为雨滴(或任何下落的物体)最终达到的速度与其质量有关[《洛杉矶时报》]。谁知道这项研究能带来天气预报的哪些改进。
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图片:flickr / laffy4k













