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雨滴的形狀如同淚珠嗎?
來源:中國氣象報   發布時間:2019-07-30
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  很多人通過附著在玻璃窗上的雨滴,聯想到雨滴下落時的形狀,認為雨滴是“眼淚”形的,就和漫畫、插畫中描繪的樣子差不多。實際上,雨滴是液體而不是固體,具有很大的變形能力,并且在下落過程中會受到各種外力影響。因此,雨滴的形狀并不是單一的,而是在不同情況下呈現出不同的狀態。

  關于雨滴的形狀,科學家們采用了多種不同的方法進行觀測和研究。雨滴在空中形成并開始降落時是球狀的,在不受力的情況下,雨滴直到降落到地面之前都會保持原來的形狀。當受到外力時,雨滴的迎風面會變得扁平、后端保持球形,呈現出上圓下扁的形狀。

  外界作用對雨滴有兩種力。一是流體靜壓,它會使液態物質底部緊縮,并且由于頂部的重壓,液態物質底部會變平。對于小雨滴來說,雖然質量很輕,但同樣受到流體靜壓的影響。同時,雨滴降落時還受到另一種力的影響——空氣動力壓,即物體通過空氣時,空氣作用于物體的力,該阻力使雨滴底部變成凹進去的形狀。

  雨滴降落時的形狀還與其自身的大小有關。研究發現,當雨滴從天而降時,小于1毫米的小雨滴幾乎是完美的球體。小雨滴受到的空氣阻力較小,而且雨滴中的微觀分子比周圍空氣中的微觀分子更容易相互吸引,被稱為內聚力的吸引力將分子向內拉,導致液滴表面有張力而形成球體。

  當雨滴從云層跌落,它們之間發生碰撞匯合在一起,雨滴逐漸變大,空氣阻力的影響也逐漸變大,形狀也有了更多的變化。總體而言,隨著直徑的增加,雨滴的形狀逐漸由圓形向橢圓形過渡,再由橢圓形向頂部凸起、底部扁平過渡。當雨滴過大時,則會發生變形或破裂。

  雨滴的研究有許多有效的用途:人們可以根據不同大小的雨滴形狀測量降雨量,從而了解天氣情況做好準備;還可以運用到灌溉和環境保護等領域。因此,至今仍有許多學者在對雨滴形狀進行科學研究。

  (來源:《中國氣象報》7月19日四版 作者:王玫玨 責任編輯:申敏夏)  

  

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