«Капли дождя можно получить из множества вещей», - говорит планетолог Кейтлин Лофтус из Гарвардского университета, которая опубликовала новые уравнения того, что происходит с падающей каплей после того, как она покинула облако, в апрельском номере Geophysical Research: Planets. Предыдущие исследования рассматривали дождь в конкретных случаях, таких как круговорот воды на Земле или метановый дождь на спутнике Сатурна Титане. Но это первое исследование, в котором рассматривается дождь из любой жидкости.
«Исследование предлагают нечто, что можно применить к любой планете. Это действительно круто, потому что это то, что действительно нужно, чтобы понять, что происходит в атмосферах других миров», - -говорит астроном Тристан Гийо из Обсерватории Лазурного берега в Ницце, Франция.
Понимание того, как формируются облака и осадки, важно для понимания климата другого мира. Облачный покров может нагревать или охлаждать поверхность планеты, а капли дождя помогают переносить химические элементы и энергию в атмосфере.
Облака сложны. Несмотря на множество данных о земных облаках, ученые не совсем понимают, как они растут и развиваются.
Однако капли дождя подчиняются нескольким простым физическим законам. Падающие капли жидкости имеют тенденцию по умолчанию принимать одинаковую форму независимо от свойств жидкости. Скорость испарения этой капли определяется площадью ее поверхности.
«Это в основном механика жидкости и термодинамика, которые мы очень хорошо понимаем», - говорит Лофтус.
Она и гарвардский планетолог Робин Вордсворт рассматривали дождь в самых разных формах, включая воду на ранней Земле, древний Марс и газообразную экзопланету под названием K2 18b, на которой могут находиться облака водяного пара. Также был рассмотрен метановый дождь на Титане, аммиачные «шишки» на Юпитере и железный дождь на сверхгорячей газовой гигантской экзопланете WASP 76b ( SN: 3/11/20 ). «Все эти различные конденсируемые газы ведут себя одинаково, потому что они управляются схожими уравнениями», - говорит автор исследования.
Команда обнаружила, что в мирах с более высокой гравитацией, как правило, образуются капли дождя меньшего размера. Тем не менее, все изученные капли дождя попадают в довольно узкий диапазон размеров - от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров в радиусе. Они разбиваются на части при падении. Гораздо меньше, и они испаряются перед тем, как упасть на землю (для планет с твердой поверхностью), сохраняя влагу в атмосфере.
В конце концов, исследователи хотели бы расширить исследование на твердые осадки, такие как снежинки и град, хотя математика там будет более сложной. «Поговорка о том, что каждая снежинка уникальна, верна, - говорит Лофтус.
Работа является первым шагом к пониманию осадков в целом, говорит астроном Бьорн Беннеке из Монреальского университета, который обнаружил водяной пар в атмосфере K2 18b, но не участвовал в новом исследовании. «Это то, к чему мы все стремимся», - говорит он. «Чтобы развить своего рода глобальное понимание того, как работают атмосферы и планеты, а не просто быть полностью ориентированными на Землю», - заключил астроном.
