Tot nu toe dacht men dat regendruppels de vorm van een traan hadden. Deze opvatting is in stand gehouden in tekeningen en voorstellingen in de media, maar naarmate de NASA, is dit idee verre van juist.
NASA-onderzoeker, Chris kidd, legde uit dat regendruppels helemaal niet op tranen lijken, maar dat hun vorm meer op die van een hamburger 'brood vanwege de drukverschillen die ze ervaren als ze vallen. Deze karakterisering is van cruciaal belang om niet alleen de vorm van de druppels te begrijpen, maar ook hoe ze ons klimaat beïnvloeden.
De fasen van regendruppels
Chris Kidd heeft vastgesteld dat waterdruppels tijdens hun vorming en val drie verschillende fasen doorlopen:
- Begin fase: Druppels beginnen hun leven als kleine waterballonnen, waarin watermoleculen aan elkaar plakken. Deze structuur zorgt ervoor dat de ronde vorm behouden blijft dankzij de oppervlaktespanning van het water.
- Druppel en vervorming: Terwijl de druppels naar beneden komen, luchtdruk die ze tijdens hun val ondervinden door druk van onderaf, waardoor hun vorm vervormd raakt. Door deze druk blijft de bovenkant van de druppel bolvormig, terwijl de onderkant platter wordt en op een hamburgerbroodje lijkt.
- Voor het breken: Net voordat een druppel breekt, verandert deze in een vorm die Kidd heeft vergeleken met een Paracaidas. Deze vormverandering ontstaat door de opeenstapeling van gewicht en luchtweerstand.
Waarom is het belangrijk om de vorm van regendruppels te kennen?
Hoewel het misschien een triviale ontdekking lijkt, heeft het begrijpen van de ware vorm van regendruppels belangrijke implicaties. Kidd benadrukt dat deze informatie gebruikt kan worden om het advies aan hulpdiensten in overstromingssituaties te verbeteren en de luchtvaart, vooral tijdens stormen. Op deze manier kunnen weerpatronen en de dynamiek van regendruppels bijdragen aan een beter beheer van ongunstige weersomstandigheden. Bovendien, om te begrijpen hoe de kunstmatige regen invloed heeft op het weer, is het belangrijk om de vorm van de druppels te kennen.
Maten en vormen van regendruppels
Regendruppels bestaan in verschillende groottes en hun vorm kan sterk variëren, afhankelijk van hun diameter. Bij druppels die als motregen vallen, zijn deze klein, met een diameter van ongeveer 0.1 mm. Deze kleine afmeting genereert een groot oppervlak in vergelijking met de massa, waardoor ze bolvormig kunnen zijn en langzaam kunnen vallen vanwege de oppervlaktespanning.
Naarmate de druppelgrootte toeneemt totdat 2 mm in diameter wordt het oppervlak 400 keer groter dan de motregen, en de massa wordt 8,000 keer groter. Dit betekent dat de massa een belangrijkere rol speelt bij het bepalen van de vorm, die niet langer bolvormig zal zijn. In dit geval is de luchtmacht zorgt voor een vlakkere vorm aan de onderkant, terwijl de bovenkant ronder blijft.
Eindelijk de regendruppels die de aarde bereiken 5 mm in diameter hebben een oppervlakte die 2,500 keer groter is dan motregen, maar hun massa is 125,000 keer hoger. Dit resulteert erin dat druppels snel vallen en verder afplatten, en uiteindelijk een vorm aannemen die op een parachute lijkt, voordat de oppervlaktespanning wegvalt en de druppel in meerdere kleinere druppels uiteenvalt, een fenomeen dat cruciaal is voor de waterfiets in onze atmosfeer.
Mechanismen van regendruppelvorming
De waterkringloop is een complex proces waarbij verschillende mechanismen betrokken zijn bij de vorming van regendruppels. Er wordt vaak geleerd dat de cyclus begint met de verdamping uit het water van zeeën en oceanen, dat vervolgens condenseert tot wolken. Wetenschappers zijn er echter in geslaagd meer details te achterhalen over hoe deze druppeltjes eigenlijk ontstaan.
- Condensatie: Regendruppels ontstaan wanneer waterdamp afkoelt en condenseert op condensatiekernen, microscopisch kleine deeltjes aanwezig in de atmosfeer. Deze kernen kunnen stof, pollen en zeezouten bevatten.
- Botsing en samensmelting: Zodra er druppels ontstaan, kunnen er andere kleine druppels tegenaan botsen. Door dit botsingsproces worden grotere druppels groter ten koste van kleinere druppels. Dit is een essentieel aspect van regenvorming.
- Bergeron-Findeisen-theorie: Dit is een ander mechanisme dat wordt geactiveerd in situaties waarin er ijskristallen in de wolken. Wanneer deze ijsdruppels in water veranderen, kunnen ze andere waterdruppels vasthouden, waardoor ze groter worden voordat ze naar de oppervlakte vallen.
Elk van deze processen draagt bij aan de hoeveelheid en omvang van de regenval die wij ervaren. Het begrijpen ervan is van vitaal belang voor het verbeteren weersvoorspellingen, en voor het plannen en reageren op natuurrampen.
Het idee dat regendruppels op tranen lijken, is een mythe die door wetenschappelijk onderzoek is ontkracht. Druppels zijn in werkelijkheid veel complexer dan we vaak denken en hebben een grote impact op ons klimaat en milieu. Van hun vorm tot hun ontstaan: elk aspect van regendruppels biedt waardevolle informatie over de natuurlijke processen op onze planeet.
