لماذا تتناثر القطرة الساقطة بزاوية بشكل مختلف؟ ✛

الأصل: "Splashing-regime transitions and secondary-droplet scaling in oblique drop impacts on a deep pool"
· Ying Xiong, Yang Zhang, Lingling Xie, Xiaolei Li
arXiv:2608.29762v1 · 2026-08-30 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
وجد العلماء أن زاوية سقوط القطرة على الماء تحدد اتجاه تناثر الرذاذ، وحجمه يخضع لقانون بسيط.

قطرة المطر التي تنزلق مع الرياح لا تصطدم بالبركة عموديًا، بل وكأنها تضرب الماء بكف مائلة. في تلك اللحظة ينقسم حركتها: جزء يدفع الماء للأمام، وجزء يضغط لأسفل. إذا كان الدفع للأمام أقوى، يتطاير الرذاذ في اتجاه واحد فقط، مثل الذيل خلف القارب. أما إذا كان الضغط لأسفل أقوى، يقذف الماء تاجًا يتناثر في كل الاتجاهات.

وجد العلماء أرقامًا بسيطة تمثل عتبات. إذا كان الاصطدام المنزلق أضعف من 120 وحدة اعتبارية، تغرق القطرة دون رذاذ. وإذا كان أقوى، لكن الاصطدام العمودي أقل من 318، يتطاير الرذاذ للأمام فقط. وإذا تم تجاوز العتبتين معًا، يتناثر التاج جانبًا. تعمل هذه الأرقام كمفاتيح تبديل بين الأنماط.

القطرات الصغيرة التي تنفصل عن التاج ليست عشوائية أيضًا. فكلما كان الاصطدام أقوى، كانت القطرات أدق، وهذا يخضع لقاعدة صارمة: إذا زادت قوة الاصطدام 100 مرة، تصبح القطرات أصغر بحوالي 16 مرة، ويزداد عددها 400 مرة. سابقًا، لاحظ الباحثون هذه القاعدة في التجارب فقط، أما الآن فقد فهموا سببها: داخل التاج، يختلف معدل سرعة الماء في النقاط المتجاورة بمقدار كافٍ لموازنة قوة التوتر السطحي على القطرة المستقبلية. الأمر كما لو أن السائل يوزع حصصه بنفسه، بناءً على مدى سرعة حركته.

عند أشد الاصطدامات (We > 2000)، يمكن للقطرة أن تُحدث قبة فقاعية وتقذف قطرات دقيقة جدًا قبل تكوين التاج. في المحيط، تترك هذه القطرات بعد تبخرها جزيئات ملحية تصبح نوى تكاثف للغيوم.

K_s = We \cos \theta
معامل القصور الذاتي المماسي، يساوي حاصل ضرب عدد ويبر في جيب تمام زاوية السقوط؛ القيمة الحرجة حوالي 120.
\frac{d_{s,med}}{D} \sim We^{-3/5}
القطر الوسيط للقطرات الثانوية، مقسومًا على قطر القطرة الأصلية، يتناقص مع عدد ويبر مرفوعًا للأس -3/5.
N_s \sim We^{9/5}
يزداد عدد القطرات الثانوية مع عدد ويبر مرفوعًا للأس 9/5.
العلماء
Daniel BernoulliLeonhard EulerGeorge Gabriel StokesMax PlanckLudwig BoltzmannClaude Shannon
المفاهيم
قطيرة قانون ستارلينغ دوامات الميوعة الفائقة قوة الصدم قانون الانكسار لسنيل معامل الاصطدام ديناميكا سباحة الكائنات الدقيقة سحب توتر سطحي تشوه