La pioggia
A quale velocità cade la pioggia? E quanto sono grandi le gocce di pioggia?
La velocità di caduta di una goccia di pioggia da una nube verso il suolo dipende da diversi fattori:
- diametro (dimensioni della goccia)
- massa (peso della goccia)
- correnti d’aria che incontra durante la sua caduta (se secche ne riducono le dimensioni per evaporazione)
- attrito con l’atmosfera
- forza di attrazione gravitazionale terrestre
Mentre il diametro, il peso e le correnti d’aria possono variare, rimangono invece costanti l’attrito e la forza di gravità.
Maggiore è il diametro della goccia, maggiore sarà il suo peso, maggiore sarà la sua velocità di caduta.
Considerando che una goccia di pioggia ha un diametro minimo di 0,5 mm (pioviggine) e massimo di circa 6,35 mm (forte rovescio temporalesco) si ottiene che nel primo caso la velocità di caduta è di 8 km/h mentre nel secondo 32 km/h.
La velocità di caduta aumenta fino alla dimensione limite di 4,5 mm, oltre a tale misura e fino a 6,35 mm (se maggiore si divide in due o più gocce) questa rimane costante.
Infatti ingrandendosi ulteriormente la goccia inizia a deformarsi opponendo maggiore resistenza all’aria che ne impedisce l’aumento della velocità di caduta.
Che forma ha una goccia di pioggia?
Nell’immaginario comune si è soliti pensare che una goccia di pioggia abbia la forma di una lacrima, tonda sul fondo e più stretta verso la cima. In realtà non è così, solo le gocce che gocciolano da qualche sorgente sono a forma di lacrima.
In assenza di forze esterne che potrebbero agire su di essa modificandola, una goccia d’acqua sarebbe perfettamente sferica grazie ad una proprietà dei liquidi chiamata tensione superficiale dovuta all’azione della forza di coesione (di natura elettrostatica) tra le molecole d’acqua.
All’interno della goccia le molecole d’acqua tendono ad attrarsi in tutte le direzioni mentre quelle in superficie sono attratte solo da quelle laterali e da quelle al di sotto. Tale proprietà tende così a ridurre l’area superficiale della goccia facendogli assumere una forma sferica che in natura è la forma più stabile.
Su una goccia di pioggia invece, cadendo da grandi altezze, agiscono forze esterne, quali la forza di gravità e la resistenza (attrito) opposta dall’aria.
Così maggiore è la dimensione di una goccia di pioggia, più la sua forma si allontanerà da quella sferica.
Mentre le gocce più piccole (diametro inferiore a 2 mm) hanno una forma quasi sferica, le gocce via via più grandi tendono ad assumere una forma elissoide che ricorda quella di una ciambella o pagnotta, con la parte rivolta verso il terreno appiattita, mentre quelle ancora più grandi assumono una forma a paracadute per poi eventualmente scindersi in gocce più piccole.
