Отчего дождь бывает разный? Порой он льет «прутьями» — удлиненными каплями, падающими с огромной скоростью и высоко отскакивающими от земли. А иногда это просто туманная изморось — мелкие брызги, роящиеся на ветру. Почему порой дождь льет с такой силой, что может причинить физическую боль, а иногда просто обволакивает влажной пеленой? При каких условиях образуются промежуточные разновидности дождя?

Длинные «прутья» — это оптический обман. На самом деле крупные капли сплющиваются под воздействием силы сопротивления воздуха. На языке африкаанс (и, по-моему, по-валлийски) такие капли называют «старухи с дубинками»: круг воды, образующийся при ударе капли о землю, напоминает широкую юбку, а отскакивающая от его центра капля — дубинку. Определяющим фактором при образовании того или иного типа дождя является размер капель, который, в свою очередь, зависит от условий, сложившихся в период их формирования: влажности и температуры воздуха, а также находящихся в нем ядер конденсации и, в частности, частичек пыли. Например, умеренное количество ядер конденсации в насыщенных влагой восходящих потоках способствует укрупнению капель, потому что вокруг много воды, а сами ядра не могут упасть, не достигнув размера, при котором они приобретают заметную скорость падения. Скапливаясь, ядра соревнуются друг с другом: каждое стремится впитать в себя как можно больше водяных паров и в результате образуют крошечные капельки, которые испаряются прежде, чем успевают достигнуть земли. В неподвижном воздухе большие капли падают стремительно и грузно. Капли диаметром около 1 см развивают скорость до 30 км/ч и разбиваются на более мелкие под воздействием создаваемой ими струи, если только они частично не заморожены. Поэтому дождевые капли не могут достигать больших размеров. Но большое количество падающих капель может создать нисходящий поток, в котором капли обретают способность падать с еще более высокой скоростью и при этом не разбиваться. Из-за сильных ветров, дующих в горизонтальном направлении, скорость соударения капель увеличивается более чем вдвое. А кинетическая энергия, как известно, возрастает пропорционально квадрату скорости.

Джон Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)

Интенсивность выпадения дождя зависит от мощности облака и от силы восходящих потоков. Быстро поднимающийся воздух способствует быстрой конденсации водяных паров в капли и образованию больших масс дождя — главным образом в тех случаях, когда облако простирается достаточно высоко, так что из переохлажденных капель воды не успевают сформироваться кристаллы льда. В облаках небольшой толщины со слабыми восходящими потоками формируется только мелкий дождь, скорость выпадения которого редко превышает 3 м/с. Конечная скорость крупных дождевых капель — около 10 м/с. Чем больше размер капель, тем выше скорость их падения. Но, достигая 6 мм в диаметре, капли подвергаются воздействию ветрового сопротивления: их основание сплющивается и увеличивается сила торможения, что препятствует дальнейшему ускорению. Однако, если капли попадают в зону нисходящего ветра, где атмосферный столб понижается со скоростью более 20 м/с, они ложатся на землю более тяжеловесно. Нисходящие порывы часто ассоциируются с кучево-дождевыми облаками, для которых характерны почти вертикальные воздушные потоки. Перенасыщение облака осадками может вызвать их выпадение. Выпадение дождя из глубоких горизонтальных слоев облака обычно вызвано медленным подъемом воздуха по диагонали вдоль наклонной фронтальной поверхности. Такой дождь, как правило, бывает затяжным, но редко сильным. Ситуация может измениться, если в результате длительного подъема воздуха слой становится нестабильным. Тогда из него поднимаются вверх мощные атмосферные столбы, содержащие восходящие потоки, и дождь средней интенсивности может смениться сильным ливнем.

Том Брэдбери (Страуд, Великобритания)