De dónde viene la gota de lluvia

Question

Primero que todo, no tengo conocimiento de cómo funciona todo esto. Solo tengo algo de sentido común de "cómo funcionan las cosas"... Pero me he estado preguntando esto por mucho tiempo ahora, así que tal vez ustedes me puedan ayudar.

Más bien la pregunta es simple: ¿de Dónde viene la gota de lluvia? Y con eso me refiero a: La gota de lluvia que acaba de golpear el suelo, żde donde viene? De las nubes que están justo por encima de mí, delante de mí, o de la parte de atrás de mí?

Así que vamos a decir que tenemos estas 3 posibilidades, que uno es el más probable?

La primera de ellas, donde la lluvia es viajan con la misma velocidad horizontal como la nube vino: (así que vino desde la nube directamente por encima de mí)

El segundo, donde la lluvia es viajar más rápido que las nubes (debido al viento?). Así que vino la lluvia de la nube a la que aún tiene que pasar a mí.

El tercero, (Y creo que esta es la correcta) es que la lluvia es la caída más lenta (horizontalmente visto) de la nube (debido a que la nube es más ligero). De modo que la lluvia que golpea el suelo vino de la nube que ya ha pasado a mí.

Otra posibilidad es que la lluvia va a la izquierda y a la derecha, (y se mantiene en 2D por simplicidad), a causa del viento diferentes regiones (en el alto de las nubes, el viento va de izquierda a derecha, pero más baja que va de derecha a izquierda).

Hay incluso una respuesta "correcta" para esto? O hay demasiadas variables que pueden cambiar todo?

Y podría por favor explicar lo más simple posible? Tengo cero conocimiento en esta área...

Gracias de ventaja!

-Además, no sé si este es el derecho stackexchange sitio para preguntar...

Answer 1

Supongamos que un lugar simple caso donde el viento es completamente uniforme, así que tiene la misma fuerza y dirección en todas las altitudes y todos los tiempos (muy poco probable)! A continuación, el movimiento horizontal de la gota de lluvia que va a ser ambivalente al viento, moviéndose con él desde el momento en que sale de la nube hasta el momento, se cae en su cabeza. La consecuencia es que la nube será directamente sobre la cabeza en el momento del impacto, a pesar de que era mucho contra el viento cuando la caída comenzó a caer.

Ahora lo más probable, el viento será menos fuerte, y también con el apoyo (más a la izquierda) más cercano a la tierra. El efecto es que si usted está de pie con su espalda al viento, la nube de la que la lluvia de aterrizaje en su cabeza vino será ligeramente delante de usted y ligeramente a su derecha.

Answer 2

Las gotas caen casi exactamente verticalmente hacia abajo desde el punto de vista del movimiento de masa de aire en el lugar debido a la fricción casi eliminar inmediatamente cualquier movimiento relativo de las gotas y el aire (con excepción de su parte vertical que es impulsado por la gravedad).

En otras palabras, la velocidad horizontal en el $x,y$ direcciones es igual a los locales de la velocidad (la velocidad con la dirección del viento.

Si no hay viento, las gotas están cayendo desde el punto directamente encima de usted.

Obviamente, no existe una correlación entre la dirección de la que las gotas se acercan y la dirección donde usted volvió la cabeza.

La velocidad vertical de las gotas es del orden de 10 m/s o menos. Así que si la velocidad del viento también es de 10 m/s, el ángulo donde las gotitas son procedentes de 45 grados. Si el viento es más rápido, las trayectorias de las gotas son más horizontal de 45 grados; si el viento es más lento, la trayectoria es más vertical.

La velocidad del viento también puede depender de la altitud.

Answer 3

En realidad se puede ver la lluvia caer desde las nubes lejanas. La mejor situación para ver que es un día caluroso de verano que da nacimiento a una relativamente aislado cloudburst un par de millas de distancia, donde se puede ver desde la cima de una colina. Antes de la lluvia, la parte inferior de la nube está más o menos bien definidos y nublado en el futuro, con el mismo tipo de "tufty" textura que estamos acostumbrados a ver en la parte superior de las nubes. La lluvia, por el contrario, se ve como una cortina de niebla gris que tarda medio minuto o un minuto a crecer a partir de la parte inferior de la nube y el suelo. En comparación con el tamaño de la nube, la lluvia va en línea recta hacia abajo.

Aquí están algunas fotos excelentes de la lluvia debajo de un nubarrón a través de Phil Plait:

Se puede ver claramente la lluvia - un mal definidos gris nubosidad - bajo tronatesta en la segunda foto. Esto se ve como una gran tormenta, por lo que la lluvia tiene algo de movimiento lateral, pero para la mayoría es más o menos directamente en la nube.

Si usted tiene algún tiempo para ver un este video time-lapse, las trombas de agua comienzan alrededor de un minuto y medio.

Answer 4

Esto es en adición a Luboš Motl la respuesta.

Debido a la fricción, las gotas de lluvia se mueven con el viento, mientras que la caída.

Así, en días de viento, con el viento en la espalda, las nubes siempre va a estar detrás de ti.

Cuando decimos que la velocidad de caída $10 \frac{\mathrm m}{\mathrm s}$ es fijo, el ángulo de $\vartheta$ corresponde directamente a la velocidad del viento de más de $$\vartheta = \arctan{\left( \frac{\text{wind speed}}{10 \frac{\mathrm m}{\mathrm s}} \right)}$$

Digamos que la velocidad del viento es $10 \frac{\mathrm m}{\mathrm s}$ así, entonces el ángulo de $\vartheta$$45^\circ$.

Si la velocidad del viento es $0 \frac{\mathrm m}{\mathrm s}$, por lo que no hay viento, el ángulo de $\vartheta$ es $0$ $\leftrightarrow$ la nube está directamente encima de usted.

Así, cuando su con su espalda al viento, la nube está siempre detrás de ti.

Así, debido a que las nubes se mueven con la misma velocidad de las gotas de la velocidad del viento, mientras que la gota cae, incluso en días de viento, las nubes siempre va a estar por encima de usted.

Pero esto es sólo una aproximación. E. g. en realidad, la velocidad del viento varía con la altura.

Lo siento por la mala respuesta a la primera!