Ученый из Японии выяснил, каковы последствия падения на землю капель, а в частности – от чего зависит тип получающегося кратера. Статья исследователя опубликована в журнале Physical Review Letters. Коротко о работе пишет портал Physical Review Focus.

Составитель исследовал, как капли будут изменять форму поверхности, на которую они падают, и какие изменения будут при этом выходить с самими каплями. Исследователь проводил эксперименты, "роняя” капли воды на поверхность, покрытую кремниевыми гранулами. Ученый работал с каплями диаметром от 4 до 50 микрометров и сбрасывал их с высоты от 10 до 480 миллиметров. Видео одного из экспериментов можно посмотреть здесь.

Исследователь выяснил, что самые маленькие кратеры остаются от падения капеж, летящих со средними скоростями. Небольшие капли, падающие медленно, при ударе практически не деформируются и постепенно сжимают гранулы кремния, забывая кратер глубиной 1,5 миллиметра. Капли, движущиеся со средними скоростями, при ударе о уровень уплотняли верхний слой гранул, поэтому подлежащие слои оставались однозначно интактными. В этом случае получались наименее глубокие кратеры. Самые глубокие кратеры – до 2 миллиметров – оставляли капли, падающие быстрее всех.

Капли большего размера оставляли намного больше чем мелкие кратеры, кроме того, при высоких скоростях в центре кратера оставался вициналь, а не котлован. Исследователь полагает, что холм образуется из-за того, что в пункт соударения с поверхностью частица собирает в себя гранулы, которые позже остаются в центре кратера, когда капля деформируется и впитывается в поверхность.

Ученый вывел общую формулу, которая устанавливает свойства кратера в зависимости от параметров капли и поверхности. Радиус кратера зависит от соотношения плотности гранул к плотности падающей жидкости (если между прочим плотность гранул намного выше, то частица при падении сильно деформируется и оставляет наивысший кратер) и от числа Вебера – параметра, определяющего связь инерции жидкости к поверхностному натяжению.

В несходство от твердых тел свойства капеж изучены плохо. Взять например, исследователи только недавно выяснили, что дождевые капли разбиваются еще до того, как ударяются об землю. Знание законов, по которым существуют капли, поможет ученым, например, изучать, как влияли на Землю и другие планеты падающие на них капли.