La vraie forme des gouttes de pluie

Tout comme le flocon de neige symbolise tout l'hiver, une larme est un symbole de l'eau et de la pluie. On les voit dans les illustrations et même sur les cartes météo à la télévision. La vérité est qu'une goutte de pluie prend plusieurs formes lorsqu'elle tombe d'un nuage, dont aucune ne ressemble à des larmes.

Quelle est la vraie forme d'une goutte de pluie? Suivons-le tout au long de son voyage du cloud au sol et découvrons!

Gouttelettes

Les gouttes de pluie, qui sont des collections de millions de minuscules gouttelettes de nuage, commencent comme de petites sphères rondes. Mais à mesure que les gouttes de pluie tombent, elles perdent leur forme arrondie grâce à la lutte acharnée entre deux forces: la tension de surface (le film de surface externe de l'eau qui agit pour maintenir la goutte ensemble) et le flux d'air qui pousse contre le fond de la goutte de pluie comme ça tombe. 

Sphère à Hamburger Bun

Lorsque la goutte est petite (moins de 1 mm de diamètre), la tension superficielle l'emporte et la tire sous une forme sphérique. Mais à mesure que la goutte tombe, entrant en collision avec d'autres gouttes en même temps, elle grossit et tombe plus rapidement, ce qui augmente la pression sur son fond. Cette pression supplémentaire fait aplatir la goutte de pluie sur le fond. Puisque le flux d'air au fond de la goutte d'eau est supérieur au flux d'air à son sommet, la goutte de pluie reste incurvée sur le dessus, la goutte de pluie ressemble à un pain à hamburger. C'est vrai, les gouttes de pluie ont plus en commun avec les pains à hamburger que de tomber sur eux et de ruiner votre barbecue - ils ont la forme d'eux!

Jelly Bean to Umbrella

Au fur et à mesure que la goutte de pluie grossit, la pression le long de son fond augmente davantage et y enfonce une fossette, ce qui donne à la goutte de pluie un aspect de gelée.

Lorsque la goutte de pluie atteint une grande taille (environ 4 mm de diamètre ou plus), le flux d'air s'est enfoncé si profondément dans la goutte d'eau qu'il ressemble maintenant à un parachute ou à un parapluie. Peu de temps après, le flux d'air passe à travers le sommet de la goutte de pluie et le brise en petites gouttes.    

Pour aider à visualiser ce processus, regardez la vidéo «Anatomie d'une goutte de pluie», gracieuseté de la NASA.  

Visualiser la forme

En raison des vitesses élevées auxquelles les gouttelettes d'eau tombent dans l'atmosphère, il est très difficile de voir la variété des formes qu'elle prend dans la nature sans l'utilisation de la photographie à haute vitesse. Cependant, il existe un moyen de modéliser cela en laboratoire, en classe ou à la maison. Une expérience que vous pouvez faire à la maison représente une analyse de la forme des gouttes de pluie par l'expérimentation.

Maintenant que vous connaissez la forme et la taille des gouttes de pluie, poursuivez votre exploration des gouttes de pluie en apprenant pourquoi certaines averses de pluie sont chaudes et d'autres sont fraîches au toucher.. 

Sources
Les gouttes de pluie sont-elles en forme de larme? L'école des sciences de l'eau de l'USGS