Forscher lüften Geheimnis um Größe von Regentropfen

Luftströmung lässt dickere Tropfen aufblähen und wie Seifenblasen zerplatzen

Fallende Regentropfen
Fallende Regentropfen

Marseille (Frankreich) - Ob Niesel oder Schauer, die Größe von Regentropfen kann zwischen einigen hundert Mikrometern und mehreren Millimetern variieren. Bemühten Physiker bisher komplexe Modelle und Wechselwirkungen zwischen den Tropfen, fanden französische Forscher nun eine viel einfachere und elegante Lösung für dieses Phänomen. In der Fachzeitschrift "Nature Physics" zeigen sie, dass fallende Tropfen durch die Luftströmung erst abgeflacht und darauf bis zum Zerplatzen zu kleinen Blasen aufgebläht werden.

"Das Phänomen unterschiedlich großer Regentropfen wurde bereits 1904 von Bentley und Lenard quantitativ beschrieben", erläutern Emmanuel Villermaux und Benjamin Bossa von der Aix-Marseille Université. Über 100 Jahre suchten die Forscher nach den Ursachen für diese Größenverteilung und entwickelten komplexe Modelle, in denen sich die Tropfen während des Fallens gegenseitig anstoßen und so zu kleineren Spritzern zerbersten. Doch mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera fanden die südfranzösischen Wissenschaftler eine deutlich einfachere Ursache. Mit bis zu 1000 Bildern pro Sekunde filmten sie das Verhalten von runden Tropfen mit einem Durchmesser von etwa fünf Millimetern.

Innerhalb weniger Millisekunden verformte die Luftströmung die Tropfen zu flachen Wasserscheiben. Darauf blähten sich diese zu kleinen Blasen auf, die wie im Meer schwimmende Quallen aussahen. So mit Luft gefüllt zerplatzten die winzigen Wasserblasen und viele kleinere Spritzer unterschiedlicher Größe entstanden. Vergleiche mit den historischen Messdaten zeigten, dass dieser Prozess ausreicht, um die weite Größenverteilung von Regentropfen erklären zu können.

"Basierend auf einigen physikalischen Ideen schafften es die Autoren, dieses schöne Phänomen auf einfache und universelle Weise zu erklären", beurteilt Jens Eggers von der University of Bristol, der schon länger die Dynamik von Wassertropfen untersucht, diese Ergebnisse. Sie könnten nun zu einem besseren Verständnis dieses alltäglichen Wetterphänomens führen. Aber direkte Auswirkungen auf Wettervorhersagen oder gar eine genauere Modellierung von Klimaprozessen sehen Villermaux und Bossa derzeit nicht. "Uns trieb vor allem die Freude an der Erkenntnis an", so die Forscher.