Дъждът е явление далеч по-загадъчно отколкото можем да предположим. Той пада от облаците под формата на капки, всяка от които, колкото и тавтологично да ви прозвучи, има прословутата капковидна форма. На какво, обаче, се дължи точно тази форма? Можем да отговорим на този въпрос по следния начин. Първоначално капката се откъсва от облака и започва да пада по закона за свободно падане на телата във вакуум, с който се е занимавал още Галилео Галилей /1564 - 1642/ при опитите си провеждани от наклонената кула в Пиза. Той прозрял, че всички тела пуснати да падат свободно във вакуум от една и съща височина, независимо от големината и теглото си, ще достигнат до Земната повърхност едновременно. Това негово заключение сякаш противоречи на здравия разум, внушаващ ни, че по-тежките тела ще паднат по-бързо от по-леките. Уви, подобно предположение е дълбоко неверно, защото причината за падане на телата се корени в гравитационната сила на Земята, т.е. в силата, с която Земята притегля към себе си телата разположени над нейната повърхност. Тази сила ускорява падащите тела по еднообразен начин с величина известна като Земно ускорение, често означавано с латинската буква g. Усреднената стойност на това ускорение се задава приблизително с g = 9,80665 m/s² и тя може да бъде пресметната по формулата на Галилей:
g = (2H) / (t.t),
където H e първоначалната височина на тялото над Земната повърхност, а t е времето, за което това тяло е паднало върху нея. Ако означим с V финалната скорост на падащото върху Земята тяло, то очевидно ще имаме
V = gt.
Следователно
t = V/g.
Това заместено в горното равенство ни води до следната удивителна формула:
V = квадратен корен (2gH).
Нека закръглим g на 10 m/s² . От тази формула следва, че ако ви пуснат да падате във вакуум от 20 метра височина, скоростта, с която ще се приземите ще е приблизително равна на 20 метра в секунда, т.е. два пъти по-висока от тази, с която бяга световният шампион на 100 метра! Ударът в Земната повърхност ще е жесток за вас, с вероятно фатални последствия. Простото изчисление по горната формула показва, че ако дъждовна капка пада във вакуум от облак разположен на 1000 метра над Земната повърхност, финалната скорост на падане на капката е приблизително равна на
квадратен корен (20000) = 141 метра в секунда.
Такава капка би пробила дупка в черепа ви с неминуем летален изход. В реалността, обаче, подобно смъртоносно падане на капки не се получава. Причината е в Земната атмосфера, която се съпротивлява на падащата капка и я забавя до степен тя да започне да пада от известно място нататък с постоянна и несмъртоносна скорост. Пак атмосферата и нейното яростно съпротивление карат капката да приеме т.нар. капковидна форма, т.е. форма, в която тя минимизира максимално съпротивлението на атмосферата. В резултат вие успешно оцелявате при дъжд падащ от високи облаци.
Дотук добре, ще си кажете вие. Но защо този е написал в заглавието си за някаква си тайна на дъжда. Нещата, които ни разказа, сме ги учили под една или под друга форма още в гимназиалното училище. Да, безусловно сте ги учили, но има един феномен свързан с дъжда, който сте наблюдавали всички до един, но малцина са се замислили над него до степен да си го обяснят. Всеки от вас е пътувал с автобус или с влак по време на дъжд и вероятно е забелязал, че капките се стичат по диагонални траетории по стъклото. Да се забележи това е лесно, но да се обясни не е никак тривиално. Ако се замислите по-сериозно изведнъж ще прозрете, че можете да приемете хипотезата, че вашето превозно средство е сякаш застинало неподвижно, а дъждът като една система се движи спрямо него със скорост равна по големина на големината на скоростта на превозното средство и насочена като вектор в обратна посока на посоката на движението на превозното средство. Освен тово дъждът пада вертикално надолу. Следователно системата на дъжда извършва две движения едновременно - едното - в посока обратно насочена на посоката на движение на превозното ви средство. И второто - вертикално надолу. Но нищо не може да се движи едновременно по два различни вектора на направления. Движението се извършва само по резултантната на тези два вектора. И ако въпросните два вектора са съседните страни на един успоредник, то векторът, който е тяхна резултанта е разположен в диагонала на този успоредник. Този диагонален вектор е причината да виждате движението на дъждовната капка върху стъклото, като движение по диагонал. Интересното е, че ако бягате срещу дъжда достатъчно бързо, то гърдите ви ще се намокрят повече от гърба. И тук любопитни се явяват въпросите - с каква скорост трябва да бягате, за да пада дъжда срещу вас успоредно на земната повърхност? Интересен е и въпросът - с каква скорост трябва да бягате, за да мокри дъжда само ходилата ви отдолу? Възможно ли е това?
Поставям тези въпроси като тема за напълно самостоятелен размисъл.
© Младен Мисана Todos los derechos reservados