Капли дождя оставляют кратеры в песке

Физики из нидерландского Университета Твенте изучили микроскопические аспекты взаимодействия капель и песка. Выяснилось, что после достижения максимальной глубины кратер становится мельче и шире из-за крохотных осыпей. Исследование принято к публикации в журнале Physical Review E.

Кратеры, оставленные бомбами и астероидами, привлекают много внимания, но что происходит, когда капля падает в песчаную почву? Чтобы выяснить это, ученые использовали шприцы для создания капель одинакового размера, а затем наблюдали за их падением на слой крошечных стеклянных бусин, имитирующих рыхлый песок.

Чем более плотно были уложены бусины, чем мельче образовывались кратеры. Это может показаться неудивительным, но один факт озадачил исследователей: у кратеров, оставленных высокоскоростными капелями, получались относительно крутые склоны, но в течение секунд осыпи формировали склоны с более стабильной конфигурацией. Этот процесс изменения глубины и диаметра ранее не изучался. Еще одним интересным наблюдением оказалось то, что согласованность изменений диаметра и глубины кратеров является неполной: глубина кратеров зависела как от степени утрамбованности поверхности, так и от скорости капель, в то время как диаметр зависел только от скорости.

Помимо улучшения оценок впитывания влаги песчаной почвой, исследование может помочь лучше понять промышленные процессы, такие как фармацевтическое производство, в которых жидкости распыляются на сухие порошкообразные субстраты. Потенциально это может улучшить контроль качества и консистенцию конечных продуктов. Новые результаты могут даже помочь геофизикам, стремящимся вычислить толщину атмосферы древней Земли, полагаясь на размеры кратеров дождевых капель, оставшихся в ныне затвердевшем вулканическом пепле.