„Werden Regentropfen, wenn sie runterkommen kleiner?“

Diese Frage stellte Benno Hubert aus Oldenburg - Dr. Oliver Melchert antwortete

Ein Regentropfen entsteht als Ansammlung von Wasserdampf in Form von Wolken. In großen Höhen und bei niedrigen Temperaturen bilden sich aus dem Wasserdampf durch Kondensation an Schwebeteilchen (Staub) Wassertröpfchen mit einem Durchmesser von etwa 0,01 Millimeter. Zum Vergleich: das Haar eines erwachsenen Menschen ist etwa 0,12 Millimeter dick.

Durch Aufwinde bleiben diese Tröpfchen auf großer Höhe in der Luft. Bei Regenwolken können sich bis zu zwei Millimeter große Tropfen bilden, bei ihnen gewinnt schließlich die Erdanziehung gegenüber den Aufwinden, und die Tropfen fallen. Dabei stoßen große, schneller fallende Tropfen mit langsamer fallenden kleinen Tropfen zusammen und vereinigen sich zu einem noch größeren Tropfen. Das passiert mehrfach und so werden Regentropfen erst einmal größer.

Doch während des Fallens verändert sich die Form der Tropfen: Tropfen, mit einem Durchmesser von maximal einem Millimeter sind kugelförmig, größere Tropfen sind dagegen in Fallrichtung abgeplattet. Ihr Luftwiderstand nimmt im Vergleich zu einem kugelförmigen Tropfen zu. Das führt zu einem stärkeren Druck von unten auf den Tropfen. Ab einer Tropfengröße von etwa fünf Millimetern kann der damit verbundene Druck die Oberflächenspannung des Tropfens überwinden, so dass ein großer Tropfen in kleinere Tropfen zerbirst. Hier können Tropfen tatsächlich kleiner werden.

In einer Höhe von einem Kilometer startend beträgt die Fallzeit eines einen Millimeter durchmessenden Tropfens etwa fünf Minuten. Der Zyklus des Anwachsens und Zerberstens kann währenddessen mehrfach durchlaufen werden. Die auf dem Boden auftreffenden Tropfen haben in der Regel einen Durchmesser von bis zu drei Millimetern.

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Oliver Melchert (geb. 1980) studierte von 2000-2005 Physik an der Justus-Liebig Universität Giessen. 2006 schloss er sich als Doktorand Alexander K. Hartmanns Nachwuchsgruppe "Komplexe Grundzustände Ungeordneter Systeme" an der Georg-August Universität Göttingen an. Seit Mitte 2007 ist er Teil der Gruppe "Computerorientierte Theoretische Physik" an der Carl-von-Ossietzky Universität Oldenburg, in der er Ende 2009 promovierte. Er arbeitet auf dem Gebiet der statistischen Physik und beschäftigt sich mit der Simulation ungeordneter Materialien.