¿Por qué las gotas de lluvia no chocan y "se pegan" en su descenso a la Tierra, llegando en forma de corrientes en lugar de gotas separadas?
Respuestas
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Las gotas de lluvia se coalescen, pero también se fragmentan, y el tamaño final es un equilibrio entre ambos procesos. La fragmentación ocurre debido a las fuerzas del flujo de aire turbulento. La turbulencia puede hacer que las gotas colisionen, en cuyo caso pueden coalescerse, sin embargo también puede romper gotas grandes.
Por cierto, un chorro de agua es inestable a bajas velocidades de flujo debido a la inestabilidad de Plateau-Rayleigh por lo que es muy poco probable que puedas obtener un chorro continuo de lluvia incluso bajo condiciones atmosféricas ideales. Lo más cercano que obtendrías es una serie de gotas en línea. Sin embargo, en el mundo real incluso la más leve turbulencia dispersaría las gotas y llevaría a la distribución aleatoria de gotas que vemos.
El agua comienza a caer de las nubes cuando el tamaño de la gota alcanza un punto crítico que depende de muchos factores como la fuerza de las corrientes ascendentes, pero también la densidad del aire y la aceleración de la gravedad. Cuando las gotas abandonan la nube, ya no ocurren más colisiones y su tamaño se fija.
Para crear un flujo de agua necesitamos concentrar agua de una gran área en un punto local. Esto lo hacen cada tejado y canal, pero ¿podría esto ocurrir en la atmósfera?
Pensemos en esto: las corrientes de aire necesitarán apuntar desde diferentes direcciones hacia un punto local llevando agua desde un gran volumen. Esto requeriría que el aire se comprima al acercarse a ese punto, lo que desviaría esta corriente. Entonces, incluso desde un punto de vista intuitivo, esto no es probable que ocurra.
En primer lugar, la corriente es un flujo en el que cada gota en la misma posición tiene la misma velocidad, esto es cierto para la lluvia siempre y cuando se descarte el viento!
Lo que parece estar preguntando es por qué hay un lapso de tiempo significativo entre las gotas individuales de lluvia en comparación con un chaparrón y/o por qué el flujo es como un chaparrón y no como el de un grifo.
Bueno, el flujo de un grifo se basa en que el agua sale del recipiente a través de una abertura, a medida que las partículas de agua se amontonan en la abertura, salen juntas. En una ducha hay múltiples aperturas para que el agua salga y por lo tanto las corrientes separadas no siempre se unen a menos que la ducha esté curvada para hacer que se unan.
Una nube actúa como ambas en diferentes momentos, en su mayoría se comporta como una ducha y tiene múltiples aperturas que envían corrientes separadas de agua, pero a veces se convierte en una única abertura gigante (lluvia torrencial) y toda el agua que contiene cae como la de un grifo/cascada provocando inundaciones repentinas muchas veces.
En cuanto a la otra parte, en una ducha normal la distancia entre las gotas es muy corta porque recorren muy poco. Supongamos que la ducha está a una altura de 5m y una nube está a una altura de 500m, si las gotas caen una cada segundo desde ambos, veamos dos gotas consecutivas.
Para la ducha, cuando la primera gota golpea el suelo, la otra gota todavía está en la ducha pero a una distancia de solo 5m, a medida que aumenta la velocidad, la distancia se vuelve despreciable.
Pero para una nube, cuando la primera gota golpea el suelo, la siguiente gota está a 95m sobre el suelo, incluso después de que la velocidad se vuelva equivalente a la de una ducha normal, hay una diferencia notable y por lo tanto ¡se observan gotas en lugar de corrientes!