@ 2016.07.20 , 11:00

最大的雨滴有多大?

人类记录中最大的雨滴,其直径大约只有一美分硬币的一半,于8.8毫米至1厘米之间浮动,科学家们分别在1995年的巴西和1999年的马绍尔群岛上空发现了这些大雨滴。然而,人们不知道这些雨滴到达地面的时候是否还能有这么大。为什么雨滴不能再大一点呢?

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首先,让我们聊一聊雨滴的形成过程。雨滴不仅仅是水滴;云朵中的水蒸气必须要有个东西将它们凝结起来,否则不会有雨滴落到地面。灰尘、烟雾甚至是盐中的微粒漂浮在空中,小水滴将这样的凝结核捕获之后,才能形成云朵。

这些小水滴的直径通常在0.001至0.005毫米之间,感谢水分子之间强烈的凝聚力,刚开始这些水滴的形状接近球形。随着水滴在空气中前进,它会碰撞到其它水滴,这些小水滴开始形成更大的水滴。

等到最终这些水滴变得足够大之后,它们就会落到地面上。水滴在下落的时候,无法维持它们原本的球形,在水的张力和气压作用下变成了上圆下平的形状。

也因此,雨滴的形状根本就不像人们原本想象的那样,它们通常会像一颗四季豆或者一个汉堡的上半部分。对于较大的雨滴(一般指直径约为4毫米的雨滴)而言,它甚至会长得像水母的伞膜。当雨滴的直径再大一些(大约达到5毫米)的时候,气压就会完全克服水的张力,将雨滴分裂开。

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雨滴在继续下落的过程中,会因为吸收别的雨滴或者被别的雨滴打碎而不断变大或者缩小。感谢这一过程,雨滴最终落到你头顶的时候才只有1-2毫米宽。

即便如此,科学家们在20世纪80年代研究云朵的时候记录下了更大的雨滴。比如1986年,云朵物理学家记录到夏威夷上空热带风暴中直径达8毫米的雨滴,这令科学家们震惊不已,因为在那之前科学家们一致认为雨滴的直径不会超过2.5毫米。

就算这些大雨滴只会在云朵里翻滚而不是落到地面,科学家们也为它们的大尺寸和持续的时间之久感到震惊不已。毕竟在夏威夷的早期研究中,他们发现一滴直径5毫米的雨滴寿命能有20分钟就很了不起了。

至于上面提及的巴西上空那破纪录的8.8毫米及1厘米雨滴,科学家们认为这是因为巴西雨林燃烧产生了较大的灰颗粒;凝结核越大,包裹着凝结核的雨滴可能也会越大。

至于1999年马绍尔群岛上空尺寸相似的雨滴,科学家们假设这些雨滴中间的凝结核为盐核,且在那些狭窄的云朵中液态水含量相对较高,使得这些水滴在碰撞的次数更频繁且不破碎的情况下,形成了这些超大雨滴。

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本文译自 Today I Found Out,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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