mariuscomper.uk English

O picătură, de la nor până la pământ

Nicio picătură de ploaie nu arată ca o lacrimă

Cât e mică, e o sferă perfectă. Când crește, aerul îi turtește burta și ajunge o chiflă. Uriașele, de câțiva milimetri, se rup în aer. Alege mărimea și privește.

Vezi formele

De Marius Comper · 20 septembrie 2026 · formele și vitezele vin din măsurători publicate; le găsești la surse

Ghicește, apoi privește

Care dintre acestea e o picătură de ploaie?

Trei desene, o singură întrebare. Alege înainte să citești mai departe.

Sfera și chifla. Lacrima nu cade niciodată din nori: apare la robinet, când apa se desprinde picătură cu picătură, și pe geamuri, când picăturile se preling.

Care dintre cele două rămâne în aer depinde de mărime: micile sunt sfere, cele trecute de un milimetru se turtesc. Trage indicatorul și vezi trecerea.

O chiflă turtită.

Aerul apasă burta picăturii și o lățește. Creștetul rămâne boltit.

La 2 milimetri, picătura e o chiflă turtită care cade cu 6,5 metri pe secundă, adică 24 de kilometri pe oră. Raportul dintre înălțime și lățime: 0,91.

Aceeași riglă, cinci opriri: forma de echilibru la 0,5, 1, 2, 4 și 6 milimetri, cu viteza fiecăreia.

Două forțe își dispută picătura. Tensiunea superficială, pielea subțire a apei, o strânge ghem. Aerul prin care cade o apasă de jos și o lățește. Cât picătura e mică, învinge pielea. Când crește, picătura cade mai repede, aerul apasă mai tare și burta se turtește.

Fotografiile din ploaie adevărată, făcute în 1959 cu două aparate care priveau același petic de aer, arată trecerea număr cu număr: la 2 milimetri, înălțimea mai are 93% din lățime; la 4 milimetri, 81%; la 6 milimetri, 68%.

Desenele din cărți mint fiindcă pictează altceva: lacrima de la robinet, unde apa se subțiază înainte să se desprindă, sau dârele de pe geam. Meteorologul Alistair Fraser a spus-o răspicat: picăturile adevărate abia seamănă cu fantezia populară, în afară de clipa când au încetat să fie picături și s-au turtit de geam.

Picături de ploaie ca niște mărgele rotunde, oprite pe un fir de iarbă verde.
Oprite pe un fir de iarbă, picăturile se rotunjesc: fără cădere nu mai apasă niciun aer, iar tensiunea superficială le face mărgele. Fotografie din arhiva națională americană, anii 1970.Imagine: U.S. National Archives and Records Administration, sursa, Public domain

30 de kilometri pe oră?

Cât de repede cade o picătură uriașă?

O picătură de 4 milimetri, una dintre cele mai mari din ploaia obișnuită. Alege viteza înainte să afli răspunsul.

Cu ce viteză cade?

31 de kilometri pe oră. Atât arată formula potrivită pe măsurătorile lui Gunn și Kinzer din 1949: 8,7 metri pe secundă pentru o picătură de 4 milimetri.

Dar 30 de kilometri pe oră e viteza uriașelor. Picătura obișnuită, de unul sau doi milimetri, cade cu 14 până la 24 de kilometri pe oră, iar burnița abia atinge 7 kilometri pe oră.

024681001234567 1 mm · 14 km/h2 mm · 24 km/h4 mm · 31 km/hm/smm
Curba urmează formula lui Atlas și colaboratorii, potrivită pe datele lui Gunn și Kinzer. Banda arată mărimile obișnuite, 1,2–1,7 milimetri, dintr-o climatologie din Busan.

În 1949, Ross Gunn și Gilbert Kinzer au cântărit în cădere peste 1.500 de picături, de la unele abia vizibile până la picături atât de mari încât se rup singure. Eroarea măsurătorii a rămas sub 0,7%. Vitezele de pe această pagină vin din formula pe care Atlas și colaboratorii au potrivit-o pe datele lor.

Picătura nu accelerează la nesfârșit: aerul o frânează tot mai tare, până când căderea se face cu viteză constantă. Fizicienii îi spun viteza limită. Într-un turn de cădere de 25 de metri, picăturile de 2,5 până la 4 milimetri și-o atingeau după vreo 10 metri.

Forma contează și pentru cei care măsoară ploaia de departe. Radarele privesc picăturile din lateral și le citesc înălțimea și lățimea: cu cât picătura e mai turtită, cu atât ploaia e mai bogată. Sateliții măsoară la fel, din spațiu.

De la praf la ploaie

Cât de mică începe o picătură?

O picătură de ploaie adună într-o singură sferă de 2 milimetri un milion de picături de nor. Scara de mai jos arată drumul, de la firul de praf până la ploaie.

  • 0,2 µmNucleu de condensare
  • 20 µmPicătură de nor
  • 100 µmPicătură mare de nor
  • 0,5 mmBurniță
  • 2 mmPloaie obișnuită
  • 6 mmCea mai mare din natură
Un milion de picături de nor de 20 de micrometri încap într-o picătură de ploaie de 2 milimetri. Volumul crește cu cubul diametrului.

Câte încap în paharul tău?

Alege paharul și mărimea picăturilor. Numărul se socotește pe loc, din volumul sferei.

Într-un pahar de 200 ml încap aproape 48.000 de picături de 2 mm. La 1 mm, numărul trece de 380.000.

Norul e făcut din picături de vreo 20 de micrometri, prea ușoare ca să cadă. Ca să pornească ploaia, ele trebuie să se unească și să crească până când greutatea învinge aerul. Sub 0,5 milimetri, ce cade se cheamă burniță.

Măsurătorile cu disdrometrul, un fel de numărător de picături, arată că diametrul mediu stă pe la 1,2 până la 1,7 milimetri; valorile vin dintr-o climatologie din Busan, Coreea de Sud. Uriașele de 4 milimetri și peste se văd bine în grafic, dar în aer sunt rare.

Cele mari nu rezistă

De ce se rup picăturile uriașe?

Turtirea are o limită. Dincolo de ea, burta picăturii se scobește, se umflă ca un sac și se sparge în picături mici.

Când raza trece de vreo 4 milimetri, scobitura din baza picăturii crește exploziv și formează un sac cu un inel de apă, care apoi se rupe în picături mici. Așa a descris spargerea meteorologul Alistair Fraser. În diametru, asta înseamnă vreo 8 milimetri: tavanul pe care fizica îl pune unei picături.

Prim-plan cu picături de ploaie oprite pe frunze, după ploaie.
Picături de ploaie oprite pe frunze, după ploaie. În cădere nu arată așa: formele rotunjite țin de liniște, când aerul nu mai apasă. Fotografie din arhiva națională americană, din 1969.Imagine: U.S. National Archives and Records Administration, sursa, Public domain

În ploaia adevărată, tavanul rămâne mai jos. Din fotografiile lui Jones din 1959, aproape nimic nu trece de 5,5 milimetri, iar cea mai mare picătură prinsă măsura 6,4 milimetri. Picăturile de 8 sau 9 milimetri, ținute în tunelul de vânt de la Mainz sau lăsate să cadă de pe un pod, de la 80 de metri, peste un disdrometru, sunt deja în plină destrămare.

Joc

Adevărat sau fals?

Opt propoziții despre picături. Unele sună a poveste și sunt adevărate.

Cele opt propoziții și răspunsurile lor:

  • Adevărat. O picătură mică, de 1 milimetru, e o sferă aproape perfectă. Până pe la 1 milimetru, tensiunea superficială ține apa strânsă ghem. Fotografiile din ploaie adevărată dau 0,93 pentru raportul dintre înălțime și lățime la picături de 2 milimetri. Jones 1959, J. Meteor.
  • Fals. Picătura de ploaie are formă de lacrimă. Forma de lacrimă apare la robinet și pe geamuri. O picătură în cădere liberă nu arată niciodată așa: e sferă, chiflă sau o ruptură în plină destrămare. Fraser, citat de USGS
  • Fals. Toate picăturile cad cu 30 de kilometri pe oră. Doar uriașele de 4 milimetri ating 31 de kilometri pe oră. Picătura obișnuită, de 1 sau 2 milimetri, cade cu 14 până la 24 de kilometri pe oră. Atlas și colab. 1973, din Gunn și Kinzer 1949
  • Adevărat. Cu cât picătura e mai mare, cu atât e mai turtită. Măsurătorile pe circa 115.000 de picături arată că raportul dintre înălțime și lățime scade odată cu diametrul, așa cum spune modelul Beard și Chuang. Thurai și Bringi 2005, J. Atmos. Ocean. Tech.
  • Fals. Într-o ploaie obișnuită cad și picături de 1 centimetru. În ploaia adevărată nu s-a găsit aproape nimic peste 5,5 milimetri. Picăturile de 9 milimetri au fost făcute artificial, pentru măsurători, și se rup. Thurai și Bringi 2005, J. Atmos. Ocean. Tech.
  • Adevărat. O picătură mare ajunge la viteza maximă după vreo 10 metri de cădere. Într-un turn de cădere de 25 de metri, picăturile de 2,5 până la 4 milimetri atinseseră viteza pe care n-o mai depășesc pe la 10 metri. Andsager și colab. 1999, J. Atmos. Sci.
  • Adevărat. Într-un pahar de 200 ml încap zeci de mii de picături. Aproape 48.000, la 2 milimetri. La 1 milimetru, trec de 380.000. calcul din volumul sferei
  • Fals. Picătura își păstrează forma cât cade prin aer. Nicio picătură mare nu stă locului: se clatină între lată și înaltă în jurul formei de echilibru. Media clătinărilor dă chiar forma desenată pe această pagină. Jones 1959, J. Meteor.

Surse

De unde știm toate acestea

Formele de pe pagină urmează relația de echilibru dintre diametru și raportul înălțime/lățime, măsurată în tunelul de vânt de Pruppacher și Beard și confirmată în ploaie adevărată de fotografiile lui Jones din 1959. Vitezele vin din formula lui Atlas și colaboratorii, potrivită pe cele peste 1.500 de picături cântărite de Gunn și Kinzer în 1949. Toate numerele derivate se socotesc din intrările citate.

Unde n-am putut citi decât rezumatul unui studiu, lista de mai jos o spune. La fel și unde sursele nu cad de acord: pragul dintre sferă și chiflă, mărimea celei mai mari picături și cât rotunjește clătinarea forma medie. În fiecare caz, pagina arată intervalul și lasă dezacordul la vedere.

Desenele cu picături simplifică profilul de echilibru. Fotografiile arată picături oprite, iar legendele spun unde stau.

Forma

  • Fraser, A. B., „Bad Rain”, Pennsylvania State University, citat de USGS Water Science School, „Are Raindrops Shaped Like Teardrops?”. usgs.gov — mitul lacrimii, sfera, chifla, sacul cu inel de apă
  • NASA Global Precipitation Measurement, „The Shape of a Raindrop”, 7 martie 2011. gpm.nasa.gov — baza turtită, ruperea pe la 4 milimetri
  • NASA Scientific Visualization Studio, „Anatomy of a Raindrop” (SVS 11288), narațiune de Ryan Fitzgibbons. svs.gsfc.nasa.gov — cum citește radarul turtirea
  • Jones, D. M. A. (1959). The shape of raindrops. J. Meteor. 16, 504–510 (ISWS Circular 77). PDF — tabelul cu raporturi din ploaie adevărată, lipsa formei statice, tavanul de 5,5–6,4 mm
  • Gorgucci, E. și colab. (2006). What is the shape of a raindrop? J. Atmos. Sci. 63. doi:10.1175/JAS3781.1 — relația Pruppacher–Beard, panta 0,062 pe milimetru (textul integral citit; ecuațiile sunt imagini)
  • Beard, K. V., Chuang, C. C. (1987). A new model for the equilibrium shape of raindrops. J. Atmos. Sci. 44, 1509–1524. doi:10.1175/1520-0469(1987)044 — modelul de referință din ecuația lui Laplace (citit doar rezumatul)
  • Thurai, M., Bringi, V. N. (2005). Drop axis ratios from a 2D video disdrometer. J. Atmos. Ocean. Tech. 22, 966–978. doi:10.1175/JTECH1767.1 — 115.000 de picături, 1,5–9 mm, acordul cu Beard–Chuang (tabelele nu s-au putut deschide)
  • Szakáll, M. și colab. (2009). A wind tunnel study on the shape, oscillation, and internal circulation of large raindrops. J. Atmos. Sci. 66. doi:10.1175/2008JAS2777.1 — clătinarea multimod, media egală cu echilibrul

Viteza

  • Gunn, R., Kinzer, G. D. (1949). The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air. J. Meteor. 6, 243–248. doi:10.1175/1520-0469(1949)006 — peste 1.500 de picături cântărite în cădere, eroare sub 0,7% (citit doar rezumatul)
  • Atlas, D., Srivastava, R., Sekhon, R. S. (1973). Doppler radar characteristics of precipitation at vertical incidence. Rev. Geophys. 11, 1–35, formula citată din Jeon și colab. (2016). hess.copernicus.org — formula vitezei folosită pe pagină
  • Andsager, K., Beard, K. V., Laird, N. F. (1999). Laboratory measurements of axis ratios for large raindrops. J. Atmos. Sci. 56, 2673–2683. doi:10.1175/1520-0469(1999)056 — viteza atinsă după 10 metri de cădere (citit doar rezumatul)

Mărimile

  • NASA Langley, foaia „Cloud Droplets and Rain Drops” (S'COOL). PDF — scara mărimilor, de la nucleu la picătură
  • NOAA National Weather Service, glosar: „drizzle”. weather.gov — burnița înseamnă picături sub 0,5 mm
  • Jeon, H. și colab. (2016). Climatological characteristics of raindrop size distributions in Busan. Hydrol. Earth Syst. Sci. 20, 193–209. hess.copernicus.org — diametrul mediu (ponderat cu masa) în ploaie, 1,2–1,7 mm (o singură climatologie, Busan)

Desenele

Profilurile picăturilor, curba vitezei și scara mărimilor sunt desenate din numerele de mai sus, în pagină. Fotografiile, amândouă domeniu public, vin din arhiva națională americană prin Wikimedia Commons.