erd_sol (erd_sol) wrote,
erd_sol
erd_sol

Categories:

Инопланетные капли дождя удивительно похожи на дождь на Земле


Прогнозируемый размер капель дождя на разных планетах. Обратите внимание: Титан и современный Марс слишком холодны для жидких капель дождя. Image Credit: AGU
Согласно новому исследованию, капли дождя на других планетах и ​​лунах по размеру близки к размеру капли дождя на Земле, несмотря на различный химический состав и падающие через совершенно разные атмосферы. Результаты показывают, что капли дождя, падающие с облаков, на удивление похожи в широком диапазоне планетных условий, что, по словам исследователей, может помочь ученым лучше понять климат и циклы осадков в других мирах.

Капли дождя на Земле состоят из воды, но в других мирах нашей солнечной системы осадки состоят из более необычного материала. На Венере идет дождь из серной кислоты; на Юпитере идут гелиевые дожди и мягкий аммиачный град. На Марсе идет снег из углекислого газа или сухого льда. На Титане, спутнике Сатурна, идет дождь из метана или сжиженного природного газа. А на Нептуне ученые подозревают, что идет дождь из чистого углерода в форме алмазов. Если бы условия были подходящими, на некоторых планетах мог бы даже пойти дождь из железа или кварца.

Новое исследование, изучающее физику поведения жидких капель при падении из облаков, обнаруживает, что только капли в облаках в ограниченном диапазоне размеров - от десятой доли миллиметра до нескольких миллиметров в радиусе - могут достигать поверхности каменистых планет в виде дождя. Это довольно узкий диапазон размеров, учитывая, что капли дождя увеличиваются в объеме примерно в миллион раз во время их образования внутри облака.

Результаты также показывают, что максимальный размер жидких капель, выпадающих в виде дождя, одинаков в различных планетных условиях. Различные типы жидких капель будут примерно в полтора-шесть раз больше, чем водяной дождь на Земле, в зависимости от силы гравитационного притяжения планеты (чем сильнее гравитационное притяжение, тем меньше капли дождя).

«Существует довольно небольшой диапазон стабильных размеров, которые могут иметь эти капли дождя разного состава; все они принципиально ограничены примерно одинаковым максимальным размером», - сказала Кейтлин Лофтус, планетолог из Гарвардского университета и ведущий автор нового исследования в статье "Физика падающих капель дождя в различных планетных атмосферах"

Дождь в других мирах

В новом исследовании Лофтус и его коллега Робин Вордсворт использовали математические и физические принципы для моделирования того, как жидкие капли воды падают через атмосферы планет. Они хотели определить возможные диапазоны размеров капель, падающих из облака на поверхность планеты. Слишком большие капли дождя распадаются на более мелкие, а слишком маленькие капли дождя испаряются, прежде чем упадут на землю.

Сначала они определили возможные диапазоны размеров водяных капель дождя на каменистых планетах, таких как Земля и Марс, с учетом атмосферных условий, таких как температура, давление воздуха, относительная влажность, расстояние от облака до земли и сила гравитационного притяжения планеты.

Они обнаружили, что капли дождя с радиусом менее одной десятой миллиметра испаряются, прежде чем достигают поверхности, а капли дождя с радиусом более нескольких миллиметров при падении распадаются на более мелкие капли.

Затем они посмотрели, как капли дождя падают на гораздо более крупные планеты, такие как Юпитер и Сатурн, с совершенно разными атмосферами. Сравнивая современную Землю, древний Марс и эти большие планеты, они обнаружили, что капли дождя перемещают воду по воздуху аналогичным образом, хотя состав «воздуха» сильно варьируется между планетами.

Согласно расчетам исследователей, даже когда из разных жидкостей образуются капли дождя, эти инопланетные капли не так уж сильно отличаются от привычных водяных капель дождя. Например, самые большие капли метанового дождя на Титане будут примерно в два раза больше водяного дождя на Земле. Лофтус не уверена, почему максимальный размер капли такой однородный, но она подозревает, что это может быть связано с тем, как поверхностное натяжение капли связано с ее плотностью.

По словам Лофтуса, полученные данные помогут ученым лучше моделировать условия на других планетах, поскольку осадки являются ключевым компонентом климата и круговоротов питательных веществ на планете. Моделирование того, как могут выглядеть осадки в далеком мире, также может помочь исследователям интерпретировать наблюдения экзопланетной атмосферы, сделанные с помощью космических телескопов, сказал Тристан Гийо, планетолог из Обсерватории Лазурного берега в Ницце, Франция, не имеющий отношения к новое исследование.

«Теперь с такими инструментами, как [космический телескоп Джеймса Уэбба], который, надеюсь, скоро будет запущен, у нас будет возможность обнаруживать действительно прекрасные спектры экзопланетных атмосфер, в том числе те, которые намного холоднее тех, которые мы обычно можем характеризовать, в котором будут происходить и облака и дождь », - сказал Гийо. «Так что инструменты такого рода по мере их разработки будут очень полезны и важны для интерпретации этих наблюдений».

Источник:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006653
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/agu-ars040621.php
Tags: атмосфера, гидродинамика, планеты, термодинамика
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 41 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

Recent Posts from This Journal