雨滴是怎么形成的
雨是通过大气循环扰动形成的。陆地和海洋表面的水蒸发成水蒸气,水蒸气不断上升,到达一定高度后遇冷变成小水滴。
小水滴聚集成了云,一片片云互相碰撞,让水滴越来越大,大到空气承受不住的时候,就下落变成了雨,这是一种自然现象。由小水滴(小冰滴)构成的云称为水成云(冰成云)。当云为水成云或冰成云时,云能否降水,取决于能否在较短时间内形成大量足够大的雨滴(一个雨滴约合一百万个云中水滴)。云中水滴形成雨滴的途径有两种。
或者云中水滴自己不断凝结变大,或者云与云之间互相碰撞使得云中水滴相互结合,质量变大。当水滴的质量大到上升气流无法将其“托住”时,水滴下降,便形成了雨。实际上,水滴仅仅靠自我凝结是很难变成足够下降的雨滴的,主要的增长手段是通过水滴之间的相互结合。
内部分子间作用力、重力和空气阻力。雨滴内部分子间的作用力使水滴倾向于形成球状;重力使雨滴整体加速下落,而对外形没有影响;空气阻力比较复杂,我们重点分析一下。半定量地看,空气阻力与雨滴下落的速度方向相反,在无风情况下也就是竖直向上;当雨滴速度较小时阻力与速度成正比,F=-kv;当速度较大以致后方出现漩涡时,阻力与速度的平方近似成正比,F=-kv ,k与k都是比例系数。
不论哪种情况,空气阻力对雨滴形状的作用是相似的。雨滴会形成迎风面(也就是下面)圆钝、背风面(也就是上面)尖细的形状。这种形状可以使雨滴受到的空气阻力最小,这也就是我们常见的雨滴的形状。
在造船业中,也常把船艏建造成类似的圆钝状以减小空气阻力。雨的速度可快可慢,规模可大可小,降雨是地球水循环很重要的一个环节。
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