Die wahre Form der Regentropfen

So wie die Schneeflocke den Winter symbolisiert, ist eine Träne ein Symbol für Wasser und Regen. Wir sehen sie in Abbildungen und sogar auf Wetterkarten im Fernsehen. Die Wahrheit ist, dass ein Regentropfen mehrere Formen annimmt, wenn er von einer Wolke fällt - keine davon ähnelt Tränen.

Was ist die wahre Form eines Regentropfens? Folgen wir ihm auf seiner Reise von der Wolke zum Boden und finden es heraus!

Tröpfchen

Regentropfen, eine Ansammlung von Millionen winziger Wolkentröpfchen, beginnen als kleine und runde Kugeln. Aber wenn Regentropfen fallen, verlieren sie dank des Tauziehens zwischen zwei Kräften ihre runde Form: der Oberflächenspannung (dem äußeren Oberflächenfilm des Wassers, der den Tropfen zusammenhält) und dem Luftstrom, der gegen den Boden des Regentropfens drückt es fällt. 

Kugel zum Hamburger Brötchen

Wenn der Tropfen klein ist (unter 1 mm Durchmesser), gewinnt die Oberflächenspannung und zieht ihn in eine kugelförmige Form. Aber wenn der Tropfen fällt und dabei mit anderen Tropfen kollidiert, wächst er an Größe und fällt schneller, was den Druck auf seinen Boden erhöht. Durch diesen zusätzlichen Druck wird der Regentropfen am Boden abgeflacht. Da der Luftstrom am Boden des Wassertropfens größer ist als der Luftstrom oben, bleibt der Regentropfen oben gekrümmt, der Regentropfen ähnelt einem Hamburgerbrötchen. Das ist richtig, Regentropfen haben mehr mit Hamburgerbrötchen zu tun, als auf sie zu fallen und ihr Grillgut zu ruinieren - sie sind so geformt wie sie!

Jelly Bean zum Regenschirm

Wenn der Regentropfen noch größer wird, erhöht sich der Druck entlang seines Bodens weiter und drückt ein Grübchen hinein, wodurch der Regentropfen wie eine Gummibohne aussieht.

Wenn der Regentropfen groß wird (mit einem Durchmesser von mindestens 4 mm), hat sich der Luftstrom so tief in den Wassertropfen gedrückt, dass er jetzt einem Fallschirm oder einem Regenschirm ähnelt. Bald danach drückt der Luftstrom durch die Oberseite des Regentropfens und zerlegt ihn in kleinere Tropfen.    

Sehen Sie sich das Video "Anatomy of a Raindrop" (Anatomie eines Regentropfens) an, das von der NASA zur Verfügung gestellt wurde, um diesen Prozess besser zu veranschaulichen.  

Die Form visualisieren

Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der Wassertröpfchen durch die Atmosphäre fallen, ist es sehr schwierig, die Vielfalt der Formen, die sie in der Natur annehmen, ohne die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsfotografie zu erkennen. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, dies im Labor, im Klassenzimmer oder zu Hause zu modellieren. Ein Experiment, das Sie zu Hause durchführen können, ist eine experimentelle Analyse der Regentropfenform.

Nachdem Sie nun die Form und Größe von Regentropfen kennen, können Sie Ihre Regentropfenerkundung fortsetzen, indem Sie lernen, warum sich einige Regenduschen warm anfühlen und andere sich kühl anfühlen. 

Quellen
Sind Regentropfen tränenförmig? Die USGS Water Science School