Дождь, который считает капли экспресс
Дождевая капля падает в лужу, и от удара взлетает фонтанчик мелких брызг. Каждая из них — новая, вторичная капля. Сколько их, какого они размера и как долго живут, зависит от множества вещей: скорости падения, размера капли, свойств воды. Учёные решили разобраться в этом хаосе с помощью компьютерного моделирования.
Они воссоздали падение одной и двух капель дождя в воду. Скорость была как у настоящего дождя — 7 метров в секунду, а размер капель — от одного до четырёх миллиметров. Меняли и поверхностное натяжение (силу, которая стягивает поверхность жидкости, как плёнку). Оказалось, что число вторичных капель резко падает с их размером: маленьких брызг гораздо больше, чем крупных. Если построить график, получится степенная зависимость с показателем минус пять вторых. Это значит, что капля вдвое меньшего радиуса встречается примерно в шесть раз чаще.
Когда падают две капли рядом, картина усложняется. Вторая капля может попасть в воронку от первой, и тогда брызги разлетаются иначе. Учёные заметили, что время жизни брызг и их количество зависят от расстояния между падающими каплями. Если капли падают близко, воронка от первой ещё не схлопнулась, и вторая капля проваливается глубже, выбивая меньше брызг. Если далеко — каждая капля ведёт себя почти независимо.
Но самое удивительное: если пересчитать все данные с учётом новой формулы, все точки с разных симуляций ложатся на одну кривую. Это значит, что закон рождения брызг универсален — он не зависит от размера капли, скорости или поверхностного натяжения. Дождь, оказывается, подчиняется простой математике, как падающие сосульки или снежинки.
При падении капли дождя в лужу образуется не только фонтанчик вверх, но и тонкая плёнка жидкости, которая быстро растягивается и рвётся на брызги — как мыльный пузырь, лопнувший от прикосновения.