Už malé děti kreslí dešťové kapky ve tvaru slzy – tedy dole zakulacené a se špičkou nahoře. Déšť si tak představují i dospělí a někde kapky ve tvaru slz najdeme i v ikonkách u předpovědi počasí. Vypadají ale dešťové kapky opravdu takhle?
Jaký tvar kapky ve skutečnosti mají?
Tvar dešťových kapek se zjišťuje tak, že kapky vyfotíme foťákem s vysokorychlostním snímáním. Získané snímky pak ukazují, že kapky s průměrem menším než přibližně 2 milimetry nemají tvar slz, ale jsou téměř dokonale kulaté. Větší kapky pak vypadají jako trochu zploštěná koule – některé články tento tvar přirovnávají ke tvaru housek na hamburger.
Jaký tvar mají kapky různých velikostí, zdroj: wikipedia.org
Proč jsou kapky zrovna takové?
Začneme tím, proč jsou menší dešťové kapky kulaté – může za to fyzikální jev zvaný povrchové napětí. Povrchové napětí si můžeme představit tak, že se povrch kapaliny chová jako by na něm byla elastická folie, která se při daném objemu snaží mít co nejmenší povrch. Kvůli tomu pak kapka má tvar koule, protože tak má nejmenší možný povrch – kdyby kapky byly třeba krychlové, povrch by byl zbytečně velký kvůli špičatým rohům krychle a podobně i pro jiné tvary.
Kapka by ale byla dokonale kulatá jen kdyby na ni nepůsobily žádné další síly. Jenže jak kapka padá, působí na ní vzduch, který proudí kolem, a kvůli tomu malé kapky nejsou dokonale kulaté a ty větší mají vyloženě splácnutý tvar.
Zdroj: youtube.com/CoconutScienceLab
Pokud je kapka dost velká, splácne se víc a má tvar přibližně jako tlustý bumerang nebo třeba sluneční brýle. Ještě větší kapky se pak během pádu pohybují tak rychle, že v jejich blízkosti vznikají změny tlaku, kvůli kterým se molekuly vody přesouvají na okraje a kapka se dále zplošťuje. Tyto velké kapky se pak mohou ztenčit natolik, že se roztříští a vzniknou z nich kapky menší.
Zdroj: youtube.com/CoconutScienceLab
Roztříštění kapky, zdroj
Proč si lidé dešťové kapky představují ve tvaru slz?
Prvním z důvodů může být představa, že tvar slzy je aerodynamický a proto tak bude kapka vypadat. Ve skutečnosti ale kvůli vzduchu proudícímu kolem bude těsně nad kapkou menší tlak než v jejím okolí a vršek kapky bude zakulacený.
Druhý důvod může být naše zkušenost s kapkami například z vodovodních kohoutků. Když nám kape kohoutek, kapka nejdřív jako slza totiž opravdu vypadá. Ale jen do té chvíle, než se odtrhne od kohoutku a začne padat – při pádu je z ní také téměř dokonalá koule.
Kapka před odtržením svým tvarem slzu připomíná, zdroj: twitter.com/WMO
