Космос и Человечество

Фото Американского физического общества

Ученый из Японии выяснил, каковы последствия падения на землю капель, а именно - от чего зависит форма получающегося кратера. Статья исследователя опубликована в журнале Physical Review Letters. Коротко о работе пишет портал Physical Review Focus.
Автор исследовал, как капли будут изменять форму поверхности, на которую они падают, и какие изменения будут при этом происходить с самими каплями. Исследователь проводил эксперименты, "роняя" капли воды на поверхность, покрытую кремниевыми гранулами. Ученый работал с каплями диаметром от 4 до 50 микрометров и сбрасывал их с высоты от 10 до 480 миллиметров. Видео одного из экспериментов можно посмотреть .
Исследователь выяснил, что самые маленькие кратеры остаются от падения капель, летящих со средними скоростями. Небольшие капли, падающие медленно, при ударе практически не деформируются и постепенно сжимают гранулы кремния, оставляя кратер глубиной 1,5 миллиметра. Капли, движущиеся со средними скоростями, при ударе о поверхность уплотняли верхний слой гранул, поэтому подлежащие слои оставались практически интактными. В этом случае получались наименее глубокие кратеры. Самые глубокие кратеры - до 2 миллиметров - оставляли капли, падающие быстрее всех.
Капли большего размера оставляли намного более мелкие кратеры, кроме того, при высоких скоростях в центре кратера оставался холмик, а не выемка. Исследователь полагает, что холм образуется из-за того, что в момент соударения с поверхностью капля собирает в себя гранулы, которые позже остаются в центре кратера, когда капля деформируется и впитывается в поверхность.
Ученый вывел общую формулу, которая определяет свойства кратера в зависимости от параметров капли и поверхности. Радиус кратера зависит от соотношения плотности гранул к плотности падающей жидкости (если плотность гранул намного выше, то капля при падении сильно деформируется и оставляет наибольший кратер) и от - параметра, определяющего отношение инерции жидкости к поверхностному натяжению.
В отличие от твердых тел свойства капель изучены плохо. Например, исследователи только недавно , что дождевые капли разбиваются еще до того, как ударяются об землю. Знание законов, по которым существуют капли, поможет ученым, например, изучать, как влияли на Землю и другие планеты падающие на них капли.

ссылка на источник