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雨,一滴滴落下

2015-05-14任广帅

知识窗 2015年5期
关键词:小水滴水滴半径

任广帅

唐诗《春情》里写道:“暮雨朝云几日归,如丝如雾湿人衣。”滴滴落下的雨,一直是中国诗人喜爱的意象。可是,它为什么以这种形态降落人间呢?

雨形成时的形状是滴状,形成条件需要水蒸气过饱和云凝结核。一定条件下,高空中的过饱和蒸气围绕云凝结核发生凝结和凝华,是成云致雨的基础,我们管这种凝结或凝华的产物叫云滴。我们通常所见到的云,实际上都是由千千万万的云滴组成的。云滴并不都是小水滴,一片云中的云滴,可能是水滴,可能是冰晶,也可能是过冷却水滴。大量的微小粒子形成大量聚集的云滴而成为云雾,云滴够大且够密集,则云滴间互相碰撞结合后体积增大,并且最终超过上升气流的托举能力,掉落下来变成一滴滴的雨。

在雨的形成过程中,大水滴起着重要的作用。在降落途中,当水滴半径增大到2~3毫米临界值时,周围作用在水滴上的压力以及水滴内部的静压力差,均随水滴的增长及下降而不断增大,过大的水滴变形越来越剧烈,表面张力无法再继续维持如此大的体形,最后大水滴破碎成许多大小不同的小水滴。

小水滴在降落过程中会面临重力冲并的过程:大雨滴会以远超过下方小雨滴的速度横扫一个圆柱形的空间,并吞并这个空间内所有下落速度比它慢的小雨滴,进一步扩大,进一步加速,进一步吞并,直到到达水滴半径临界值。

所以,无论是形成的过程,还是下落的过程,都决定了雨只能以“滴”的形式落地。

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