สังเกตการก่อตัวของฝนในเมฆที่ปั่นป่วนเป็นเวลานาน

สังเกตการก่อตัวของฝนในเมฆที่ปั่นป่วนเป็นเวลานาน

ระบบภาพ 3 มิติที่ติดตั้งบนเครื่องบินได้ถูกนำมาใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าความปั่นป่วนทำให้หยดน้ำในเมฆรวมตัวกันเป็นก้อน นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนียืนยันผลกระทบที่คาดการณ์ไว้ยาวนาน โดยพบว่าละอองฝอยรวมตัวกันเป็นเมฆในลักษณะที่ไม่คาดคิดหากถูกกระจายแบบสุ่ม การจัดกลุ่มอาจมีผลกระทบต่อปริมาณน้ำฝน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมฆที่มีความวุ่นวายสูง 

แต่นักวิจัยกล่าวว่าจำเป็นต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อยืนยันเรื่องนี้

ฝนจะตกลงมาเมื่อไอน้ำจากก๊าซในเมฆควบแน่น ก่อตัวเป็นหยดน้ำขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 15 µm ซึ่งจะต้องเติบโตถึงประมาณ 100 µm ก่อนที่มันจะตกลงมาเป็นฝน เมื่อหยดละอองมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 40 µm พวกมันจะเริ่มเคลื่อนลงมาผ่านก้อนเมฆและชนกันและรวมตัวกับละอองอื่นๆ ซึ่งมีขนาดเพิ่มขึ้น แต่การควบแน่นหรือการชนกันของแรงโน้มถ่วงไม่ได้อธิบายได้อย่างมีประสิทธิภาพว่าขนาดของหยดจะเพิ่มขึ้นจาก 15–40 ไมโครเมตรได้อย่างไร สิ่งนี้เรียกว่า “ปัญหาช่องว่างขนาด”

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากระแสน้ำที่ปั่นป่วนภายในก้อนเมฆช่วยให้หยดละอองข้ามช่องว่างขนาด: กระแสที่ปั่นป่วนทำให้ละอองขนาดกลางรวมกลุ่มกัน เพิ่มโอกาสที่มันจะชนกันและรวมตัวกัน Michael Larsenนักฟิสิกส์จาก College of Charleston ในสหรัฐฯอธิบายว่า “ทฤษฎีที่มีอยู่ทั่วไปคือการเคลื่อนที่ของอากาศที่ปั่นป่วนโดยธรรมชาติภายในเมฆทำให้เกิดอนุภาคของเมฆมีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่ม กัน

การวัดที่ท้าทายแม้ว่าแบบจำลองทางทฤษฎีและการทดลองในห้องปฏิบัติการได้ยืนยันแนวคิดนี้แล้ว เมฆส่วนใหญ่ก็มีขนาดใหญ่กว่าสิ่งใดๆ ที่สามารถจำลองได้บนพื้นดินได้อย่างชัดเจน และการวัดในคลาวด์ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความท้าทาย

ในการสำรวจว่ากระแสน้ำที่ปั่นป่วนในเมฆ

ช่วยให้หยดน้ำข้ามช่องว่างขนาดได้หรือไม่ Larsen และเพื่อนร่วมงานของเขา ได้ทำการบินระบบภาพสามมิติแบบสามมิติผ่านเมฆและถ่ายภาพหยดน้ำหลายพันภาพ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถวิเคราะห์การกระจายหยดแบบ 3 มิติในเมฆได้เป็นครั้งแรก

“เราใช้ภาพโฮโลแกรมที่ถ่ายโดยโพรบบนคลาวด์ – HOLODEC [Holographic Detector for Clouds] – ติดตั้งอยู่ที่ด้านล่างของปีกเครื่องบิน” Larsen กล่าวกับPhysics World “ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องมือนี้อย่างละเอียดถี่ถ้วน เราสามารถแสดงให้เห็นทางสถิติว่ามีความเป็นไปได้มากกว่าที่หยดละอองเมฆจะพบห่างกัน 1-5 มม. มากกว่าที่คุณคาดไว้หากหยดละอองเมฆถูกกระจายแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์ในอวกาศ”

สามคำทำนายที่สำคัญผลลัพธ์ยังสอดคล้องกับการคาดการณ์หลักสามประการ: ละอองน้ำมีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่มในบริเวณทั่วไปของกระแสน้ำปั่นป่วน ละอองจะรวมตัวกันหนาแน่นมากขึ้นเมื่อช่องว่างระหว่างกันลดลง; และหยดน้ำเริ่มจับกลุ่มเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ภายในช่องว่างขนาดโดยประมาณ

Wojciech Grabowskiจาก National Center for Atmospheric Research ในโคโลราโดในสหรัฐอเมริกากล่าวว่าแม้ว่าการศึกษานี้จะไม่แตกหักง่าย “แต่ยืนยันอย่างไม่ต้องสงสัยในสิ่งที่เรารู้และคาดหวัง” และให้ “พื้นฐานการสังเกตที่มั่นคง” สำหรับ ผลกระทบที่เห็นในการจำลองแบบจำลอง

ฝนดูดพลังงานจากชั้นบรรยากาศ

Larsen กล่าวว่าเป็นการยากที่จะบอกว่าการรวมกลุ่มของหยดน้ำกระทบมีต่อปริมาณน้ำฝน จนกว่าเราจะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปริมาณของการรวมกลุ่มในสภาวะที่ปั่นป่วนที่แตกต่างกัน เขาเสริมว่า “เป็นไปได้ว่าการจัดกลุ่มหยดในสภาพแวดล้อม – ถ้าแข็งแกร่งเพียงพอในเมฆที่มีความวุ่นวายสูง – สามารถทำให้กระบวนการของการเติบโตของหยดเมฆผ่านการชนกันของหยด – หล่นมีประสิทธิภาพมากกว่าที่คาดไว้ในปัจจุบันและส่งผลให้การเติบโตของคลาวด์ลดลงอย่างรวดเร็ว ขนาดฝนตกมากกว่าที่ทฤษฎีปัจจุบันมักแนะนำ”

Grabowski กล่าวว่า “ตอนนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าความปั่นป่วนส่งผลกระทบต่อการก่อตัวของฝนในเมฆ และผลกระทบนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของหยดและระดับความปั่นป่วนอย่างมาก ที่กล่าวว่าฉันไม่คิดว่าผลกระทบของความปั่นป่วนต่อการก่อตัวของฝนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพยากรณ์อากาศ: มีแง่มุมที่ไม่แน่นอนมากขึ้นของการพยากรณ์อากาศ”

Olivier Praudนักวิจัยจาก Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse ในฝรั่งเศส ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานปัจจุบันแต่ทำงานเกี่ยวกับลมอิออ นอิเล็กโตรไฮโดรไดนามิก นักวิจัยได้พัฒนาเครื่องบินอิเล็กโตรแอโรไดนามิกส์ของพวกเขา กล่าวว่า:

“กลไกทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลังลมไอออนิก ซึ่งอาศัยการเร่งความเร็วของอากาศไฟฟ้าสถิตนั้นเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานจลน์ที่ไม่ดี (เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์) ยังคงเป็นข้อจำกัดที่แข็งแกร่งสำหรับการใช้งานจริง การใช้อัลกอริธึมการออกแบบเครื่องบินล่าสุดและสิ่งที่เป็นไปได้ทางเทคโนโลยีจริง ๆ โดยใช้วัสดุในปัจจุบันและเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ผู้เขียนแสดงให้เห็นว่าการขับเคลื่อนด้วยลมไอออนิกในปัจจุบันสามารถให้วิธีการอื่นในการขับเคลื่อนเครื่องบินขึ้นไปในอากาศที่ไม่ต้องการชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือการเผาไหม้

“เครื่องบินขับเคลื่อนด้วยลมไอออนิกสามารถบินได้ยังคงเป็นปัญหาที่เปิดกว้างและจำเป็นต้องมีการปรับปรุงระบบขับเคลื่อนของผู้เขียนอย่างแน่นอน แต่การพัฒนาไปสู่การใช้งานในอนาคตได้สำเร็จแล้ว”

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย