빗방울이 눈물 모양의 모양을 가지고 있다는 대중의 믿음은 틀 렸습니다. 기상 학자들은 실제 빗방울이 거의 완벽한 구이라는 것을 몇 년 동안 알고 있었지만 더 큰 방울의 모양은 공기 역학 및 중력과 같은 외부 힘 때문입니다. 방울의 크기는 지구 표면에 가까워지면서 증가하고 크기가 커지면 속도가 높아집니다. 빗방울의 크기가 너무 커지면 2 개로 나뉘어 원래의 구형 모양을 다시 찍습니다.
떨어지는 빗방울의 눈물과 비슷한 모양이 있다는 것은 상식입니다. 무작위로 사람들에게 구름에서 떨어지는 빗방울을 그리도록 요청하십시오. 그들 중 약 99%가 구름에서 빠져 나오는 눈물 샤워처럼 그려집니다. 글쎄,이 경우 사람들은 100% 맞습니다. 아니면 적어도 그것이 그들이 생각하는 것입니다. 텔레비전의 일기 예보는 빗방울을 눈물 방울로 묘사하며, 이로 인해 일반 사람들은 우연히 빗방울이 그런 모양을 가지고 있다고 가르치게됩니다. 교사들 (교수 포함!) 조차도이 도시 신화를 적극적으로 영속하고 있습니다. 미디어 전체에 사용되는 날씨 아이콘은이 광범위한 오류를 설명합니다. 간단한 Google 검색을 수행하는 경우 분명합니다.
많은 출처가 잘못 될 수 없다고 생각합니다. 내 말은, Google조차도 이것에 있습니다!
진실
기상 학자들은 실제 빗방울이 눈물과 유사하지 않다는 것을 몇 년 동안 알고 있습니다. 고속 사진을 사용하여 작은 방울 (직경이 1 밀리미터 미만)을 찍음으로써 얻은 결과는 빗방울이 거의 완벽한 구임을 보여줍니다. 100 배 정도 증가하면 더 큰 버전은 햄버거 롤빵과 비슷합니다. 이 결과는 오래된 대중의 믿음과 직접 모순됩니다.
이제 왜 낙하가 구형인지 궁금 할 것입니다. 그것에 대한 대답은 표면 장력으로 알려진 간단한 현상에 있습니다 , 매력적인 힘은 아래의 분자에 의해 액체의 표면 분자에 가해지며, 이는 표면 분자를 액체의 대부분으로 끌어 당기고 액체가 표면적이 가장 적은 모양을 가정한다. 빗방울의 경우 떨어지는 동안 달성 할 수있는 가장 작은 영역은 구의 영역입니다. 외부 힘에 의해 왜곡되지 않는 분리 된 방울은 표면 장력으로 구형 모양으로 당겨집니다.
작은 방울은 구형이지만, 더 커짐에 따라 햄버거 롤빵 모양을 얻습니다. (이미지 출처 :en.wikipedia.org)
구름 및 안개 입자의 미세 광학은 이러한 방울이 완벽한 구체와 구별 할 수 없음을 보여줍니다.
빗방울의 마이크로 그래프.
방울이 떨어지면 근처의 방울이 쳐서 그들과 결합하여 더 크게 만듭니다. 더 큰 방울의 이상한 모양은 전적으로 외부 힘, 즉 공기 역학적 및 중력으로 인해 발생합니다. 방울의 크기는 지구 표면에 가까워지면서 증가합니다. 크기가 클수록 속도가 높아집니다. 공기를 통해 너무 빨리 떨어지는 큰 방울은 너무 빨리 급락하여 주변의 형태로 구성된 압력 차이를 만듭니다. 이로 인해 방울 바닥 근처의 부품이 과도한 압력을 가하고 측면에서 압력이 줄어 듭니다.
.이러한 압력의 차이는 방울의 바닥 부분을 평평하게하는 경향이 있습니다. 즉, 물 분자를 상단과 중심에서 측면으로 몰아서 방울을 평평하게하고 수평 직경을 증가시킵니다.
.
드롭에서 작용하는 다른 힘. 녹색 부분은 저압 면적입니다. 빨간 선은 드롭의 모양에 영향을 미칩니다.
더 흥미로운 점은 결과적으로 곡률의 곡률 표면이 압력 평형을 회복 시킨다는 것입니다. 이것은 과학의 가장 좋은 예가 본질적으로 발견됨을 증명합니다.
위의 조정은 외부 압력과 공기 역학적 힘으로 인한 압력 차이 만 보충합니다. 그러나 그림에 들어오는 또 다른 힘이 있으며 완전한 평형을 달성하기 위해서는 극복해야합니다. 분명히, 우리는 중력에 대해 이야기하고 있습니다!
빗방울의 크기가 너무 커지면 2 개로 나뉘어 원래의 구형 모양을 재구성합니다. 이 조건은 드롭이 터미널 속도 (드롭이 더 이상 가속없이 떨어지는 속도)를 달성 할 때 및 내부 압력이 전체적으로 균일하지 않은 경우에 만족됩니다. 이 압력 구배는 일반적으로 작습니다. 터미널 속도가 빠르게 달성되기 때문입니다.
빗방울이 커지면 무게가 커지고 한 지점에서 두 방울로 나뉩니다. (이미지 출처 :pmm.nasa.gov)
보다 기술적 인 측면에서, 정수압 및 공기 역학 원리의 조합은 더 평평한 상단과 곡선을 초래해야한다. 그러나 실제로는 정반대입니다.
이 놀라운 계시는 점도 (액체의 흐름에 제공되는 저항)로 알려진 또 다른 현상 때문입니다. 이 시점까지, 우리는 방울이 완벽하게 비 투명 유체를 통해 떨어지는 것으로 가정했습니다. 그러나 공기에는 점도가 약간 있으며 방울의 모양에 영향을 미치기에 충분합니다. 큰 빗방울을 돌아 다니면 공기가 비행기 날개와 같은 방식으로 동작합니다. 드롭 주변의 공기 층은 상부 표면에서 불안정한 영역을 형성합니다. 이 지역에서는 공기 압력이 드롭베이스의 공기 압력보다 상당히 낮습니다. 이것은베이스보다 상단 표면에서 더 큰 곡률을 초래합니다.
Whew, 그것은 많은 물리학이지만 우리는 그것을 통해 만들었습니다! 눈물 방울 모양의 빗방울의 일반적인 신화가 마침내 토론되었습니다. 우리가 진실을 알고 있지만, 예술가와 일러스트 레이터는 계속 빗방울을 그려서 원하는 눈물을 흘릴 것입니다!
이 주제에 대해 NASA 의이 흥미로운 비디오를 확인하십시오.
