雨滴的形状如同泪珠吗?
来源:中国气象报   发布时间:2019-07-30
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  很多人通过附着在玻璃窗上的雨滴,联想到雨滴下落时的形状,认为雨滴是“眼泪”形的,就和漫画、插画中描绘的样子差不多。实际上,雨滴是液体而不是固体,具有很大的变形能力,并且在下落过程中会受到各种外力影响。因此,雨滴的形状并不是单一的,而是在不同情况下呈现出不同的状态。

  关于雨滴的形状,科学家们采用了多种不同的方法进行观测和研究。雨滴在空中形成并开始降落时是球状的,在不受力的情况下,雨滴直到降落到地面之前都会保持原来的形状。当受到外力时,雨滴的迎风面会变得扁平、后端保持球形,呈现出上圆下扁的形状。

  外界作用对雨滴有两种力。一是流体静压,它会使液态物质底部紧缩,并且由于顶部的重压,液态物质底部会变平。对于小雨滴来说,虽然质量很轻,但同样受到流体静压的影响。同时,雨滴降落时还受到另一种力的影响——空气动力压,即物体通过空气时,空气作用于物体的力,该阻力使雨滴底部变成凹进去的形状。

  雨滴降落时的形状还与其自身的大小有关。研究发现,当雨滴从天而降时,小于1毫米的小雨滴几乎是完美的球体。小雨滴受到的空气阻力较小,而且雨滴中的微观分子比周围空气中的微观分子更容易相互吸引,被称为内聚力的吸引力将分子向内拉,导致液滴表面有张力而形成球体。

  当雨滴从云层跌落,它们之间发生碰撞汇合在一起,雨滴逐渐变大,空气阻力的影响也逐渐变大,形状也有了更多的变化。总体而言,随着直径的增加,雨滴的形状逐渐由圆形向椭圆形过渡,再由椭圆形向顶部凸起、底部扁平过渡。当雨滴过大时,则会发生变形或破裂。

  雨滴的研究有许多有效的用途:人们可以根据不同大小的雨滴形状测量降雨量,从而了解天气情况做好准备;还可以运用到灌溉和环境保护等领域。因此,至今仍有许多学者在对雨滴形状进行科学研究。

  (来源:《中国气象报》7月19日四版 作者:王玫珏 责任编辑:申敏夏)  

  

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