Ученые раскрыли секрет движения снежинок: расшифрованная информация поможет синоптикам

В ходе исследования, которое может улучшить прогнозирование погоды, ученые из Юты обнаружили, что движение снежинок удивительно предсказуемо. Это имеет важное значение для прогнозирования погоды и климата, даже в тропиках.

Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.

Ученый-атмосферолог из Университета Юты Тим Гарретт посвятил свою научную карьеру описанию снежинок - частиц льда, которые образуются в облаках и кардинально меняются при падении на Землю. Он раскрывает тайну того, как снежинки движутся при турбулентности воздуха, сопровождающей снегопады, с помощью новых приборов. Проанализировав более полумиллиона снежинок, его команда пришла в изумление. Оказалось, что предсказать движение снежинок не так уж сложно, как кажется, а удивительно просто.

"То, как падают снежинки, вызывает большой интерес уже много десятилетий, потому что это критически важный параметр для прогнозирования погоды и изменения климата. Это связано со скоростью круговорота воды. От того, как быстро влага падает с неба, зависит продолжительность штормов", - отметил Гарретт.

Письма, посланные с небес

Известный японский физик Укичиро Накая назвал снежные кристаллы "письмами, посланными с небес". Считается, что каждая снежинка совершенно уникальна, но то, как эти морозные частицы падают в воздухе - ускоряются, дрейфуют и кружатся, - подчиняется определенным закономерностям. Движение снежинок имеет важное значение для прогнозирования погоды и изменения климата, даже в тропиках.

Несмотря на сложную форму снежинок и неравномерное движение воздуха, с которым они сталкиваются, исследователи обнаружили, что могут предсказать ускорение снежинок на основе параметра, известного как число Стокса (St), который отражает, насколько быстро частицы реагируют на изменения в движении окружающего воздуха.

Когда команда проанализировала ускорение отдельных снежинок, оказалось, что среднее значение почти линейно увеличивается с ростом числа Стокса. Более того, распределение этих ускорений можно было описать одной экспоненциальной кривой, не зависящей от числа Стокса. Исследователи обнаружили, что эта же математическая закономерность может быть связана с тем, как изменение формы и размера снежинок влияет на скорость их падения, что говорит о фундаментальной связи между движением воздуха и тем, как меняются снежинки при падении из облаков на землю.