雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

 2022-09-30 08:04:21    63  

先讲个笑话

一群博士在讨论,一滴水能不能砸死人,突然一个人说,你们没有被雨淋过么?然后这个人就被踢出了群聊

下雨为什么砸不死人?我们先讲讲下雨的过程

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

通过高中物理的知识,我们知道,一个物体受到地球的吸引力,在掉落的过程中,也会受到空气阻力

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而且我们也知道这个空气阻力和这个物理的下降的速度的平方是成正比关系

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

速度越大,阻力越大

开始下雨的时候雨滴会加速但是速度在增加,重力和阻力相等的时候,那么这个时候速度就不会变化了

那么就是这个图

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

画的有点丑,不要见怪

这个收尾速度,如果太快的话,也会砸死人,根据我们的体验这个速度应该远小于子弹的速度要不然,下雨会死很多人

那怎么计算一个物体降落的收尾速度呢?

在这里我们介绍一个伟大的英国物理学家,他叫约翰·斯特拉特,第三代瑞利男爵

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

约翰·斯特拉特,第三代瑞利男爵

这个哥们是很牛,他发现了瑞利散射,他提出的分子散射公式解释了“天空为什么是蓝的”,被称为瑞利散射定律瑞利还因为在1904年,因“研究气体密度,并从中发现氩”,瑞利被授予诺贝尔物理学奖雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

瑞利散射导致白天的天空的蓝色色调和太阳在日落发红。

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

瑞利散射在日落之后更加明显

这张照片是在日落后,大约一小时在500米海拔高度拍摄,方向对着著在地平线上的太阳

它是半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒(例如单个原子或分子)对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。在大气中,太阳光的瑞利散射会导致弥漫天空辐射,这也是天空为蓝色和太阳偏黄色的原因。

他提出一个公式计算一个物体在空气中自由落体的收尾速度

但是这个公式太复杂了,我也没有搞明白,但是有一个简单的公式可以说明,就是收尾速度等于 90✖️根号下物体的直径,如下图

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

v=收尾速度,d等于物体的直径 ,有了这个公式,我们可以计算出

假如人是一个球体,那么人的直径大约 0.6米,那么人的收尾速度大约 70m/s,从万米高空掉下来大约也是这个速度猫大约在 0.2m,大约40m/s 所以猫不容易受伤,猫有九条命

这也就是解释了如果虫子的直径太小了,那么它掉下来,就不会受伤

所以我们知道,雨滴的直径应该很小的,如果很大的话,雨滴的收尾速度很快的话,也会砸死人

事实上,雨滴很少能够超过 6mm的,但是这是为什么?那么下雨的过程是怎么样的呢?

有一种比较小的雨滴,叫做云滴,这种太小了,不会掉下来,直径大约10um变大了就是雨滴,直径大约100um,就会开始下雨了雨在下降的过程,雨滴撞着其他的雨滴,变成一个大的雨滴,那么会变成 1mm -6mm

那么雨滴是如何形成的呢?

开始是雨滴是云滴,好像一个球体,直径非常小然后形成了一个雨滴,开始下雨,雨滴下下降的过程中,由于空气阻力,慢慢地变成一个馒头的形状由于速度的增加,雨滴受到的空气阻力增加,然后雨滴变成煎饼的形状速度再次增加,雨滴的表面张力变大,最后变成一把雨伞

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

雨滴的形成

由于速度还会变大,雨滴的表面张力变大,所以这个时候,这个伞要破裂,最后伞会破裂,变成小球了,以此循环

这样子就雨滴的直径就会维持 在 1mm -6mm,那么速度就会 2m/s 到 10m/s,所以雨滴砸不死人

那假如没有空气呢,那么雨滴的速度就会无限地增加,但是这有个问题,没有空气,雨滴就不会形成了

雨滴是怎么形成的(雨从高空落为什么砸不死人)

雨滴的形成

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