Jeszcze w latach czterdziestych ubiegłego wieku naukowcy przeprowadzili eksperyment, podczas którego byli w stanie wywołać burzę, zrzucając kawałki suchego lodu na chmury cumulusowe. Jednak do tej pory mechanizm tego zjawiska pozostaje niejasny. Teraz Prasanth Prabhakaran z Instytutu Dynamiki i Samoorganizacji. Max Planck i jego współpracownicy stworzyli sztuczną chmurę i odkryli, że upadek zaledwie jednej kropli zimnej wody wywołuje reakcję łańcuchową, w wyniku której powstają nowe krople.
W prawdziwych chmurach kropelki wody zwykle rosną, przylegając do drobnych cząstek aerozolu, którymi są kurz, kryształki lodu, a nawet bakterie. Ale Prabhakaran i jego koledzy byli w stanie wymodelować system, w którym kropelki cieczy pod wysokim ciśnieniem mogą rosnąć samodzielnie, bez potrzeby stosowania jakichkolwiek aerozoli. To znacznie uprościło zadanie wykonania małej chmury w laboratorium.
Do eksperymentu naukowcy użyli pudełka z podgrzewanym dnem i chłodzoną górną pokrywą. Było to konieczne, aby różnica temperatur między dolną i górną warstwą wynosiła cztery stopnie.
Ponadto, aby odtworzyć procesy atmosferyczne na Ziemi, naukowcy przeprowadzili szereg manipulacji chemicznych. W szczególności hel odgrywał rolę powietrza wewnątrz skrzyni, a zamiast wody przyjmowano sześciofluorek siarki. Podobnie jak wilgoć atmosferyczna, substancja ta może być zarówno cieczą, jak i parą, ale tworzy kropelki w niższej temperaturze i ciśnieniu niż woda.
W rezultacie w pudełku odtworzono model obiegu wody w naturze. Na dnie pojawiła się niewielka kałuża ciekłego heksafluorku siarki, która częściowo wyparowała i unosiła się jako chmura w gazowym helu. Na zimnej pokrywie sześciofluorek siarki skraplał się w krople, które odrywały się i opadały, gdy przelatywały przez gaz.
Obserwacje stworzonego modelu wykazały, że spadające krople chłodziły cieplejsze środowisko i powodowały powstawanie dużej liczby mikrokropel. Działo się to na tej samej zasadzie, co pojawienie się kondensacji na zimnej powierzchni w kontakcie z ciepłym powietrzem.
Zdaniem naukowców model ten, opisany w czasopiśmie Physical Review Letters, może wyjaśnić pewne zjawiska atmosferyczne, kiedy ulewa zaczyna się w ciągu kilku sekund, jakby ktoś odkręcił kran pod prysznicem. W pewnych warunkach najmniejsze krople wody w chmurach mogą łączyć się w dość duże formacje. Jeśli takie kropelki dostaną się do wznoszących się prądów powietrza, wznoszą się do zimniejszych warstw, a następnie rozpadają, powodując masowe tworzenie się nowych kropel.
Jednak eksperci uważają, że procesy atmosferyczne są tak złożone i różnorodne, że warunki modelowane eksperymentalnie w przyrodzie są dość rzadkie. Ale być może następnym razem, gdy nieoczekiwanie złapie Cię deszcz, winić nie będą prognostycy pogody, ale kilka sporadycznych kropli zimna.
Film promocyjny: