Ученые обнаружили, что динамичный способ, которым снежинки разной формы исполняют различные «танцы» в облаках, оказывает огромное влияние на то, сколько осадков образуется и, скорее всего, выпадет на Землю. Открытие этой уникальной «хореографии» облаков может помочь в более точном прогнозировании погодных явлений, особенно дождя и снега.
Исследователи из Университета Рединга смоделировали природу с помощью искусственных снежинок и прикладного физического анализа, чтобы предсказать, как и когда разнообразная группа ледяных кристаллов будет таять, превращаясь в капли дождя и выпадать в виде осадков.
Они создали 3D-печатные снежинки различной формы, которые копируют те, что встречаются в природе, а затем позволили им падать через водно-глицериновое соединение, чтобы имитировать атмосферные условия. Они запечатлели их падение через резервуар с помощью высокоскоростных камер, затем составили карту движений по мере «падения».
Исследователи обнаружили, что снежинки во время падения совершали четыре различных вида «танцев» или движений: стабильные (прямое вертикальное падение), зигзагообразные (своего рода движение из стороны в сторону), переходные (зигзагообразные и вращательные) и спиральные (вращение или кружение).
«Наблюдать за плавно падающим снегом может быть завораживающе, поэтому было радостью обнаружить, как различные формы ледяных кристаллов совершают пируэты и зигзаги на своем пути вниз», — сказала ведущий исследователь Дженнифер Стаут.
Ученые обнаружили, что, к их удивлению, снежинки сложной формы имели стабильный, направленный вниз прямой «танец», но оставляли за собой турбулентность, в то время как другие, такие как шестиугольные кристаллы льда, быстро становились нестабильными и имели более сильное боковое движение.
По сути, чем эксцентричнее «танец» — например, зигзагообразный или спиральный — тем больше шансов у снежинки столкнуться с другим ледяным кристаллом. Чем больше кристаллов сталкиваются, тем больше становится масса, что в свою очередь повышает вероятность дождя (или снега).
Кроме того, тип танца, который исполняли ледяные кристаллы, влиял на то, насколько сильно облака поглощали или отражали солнце, влияя на их форму и продолжительность жизни.
«Понимание танца снежинки не только прекрасно, но и может помочь нам понять отражательную способность облаков», — говорит Дженнифер Стаут. «Каждый снежный кристалл в облаке действует как крошечное зеркало, отражая и преломляя проходящий через него свет».
«Предсказывая хореографию целого облака, мы могли бы лучше понять атмосферу и процессы, которые приводят к дождю и снегу», — добавила она. «Эта сложная координация снежинок также может создавать большое визуальное воздействие, вызывая потрясающие явления, такие как ложные солнца и ледяные гало».
В конечном итоге изучение сложной хореографии крошечных ледяных образований внутри облаков может помочь спутниковым данным, а значит и метеорологам, точнее прогнозировать вероятность осадков и их интенсивность.
Исследователи отметили, что их моделирование имеет более широкие долгосрочные климатические последствия и может помочь лучше понять свойства отражательной способности облаков и то, как они поглощают атмосферное тепло.
Исследование опубликовано в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.