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趣味数学：数学公式解读雨滴

 

问题：如果一场暴风雨中的所有雨水汇聚成一整滴落下来会怎么样?—MichaelMcneill

 

答案

 

时至盛夏，空气炎热而潮湿。门廊上有两位坐在摇椅里的老人。

 

 

 

 

 

西南方的地平线飘来不祥的云团。在靠近的过程中云朵变为柱状，顶部向外扩张，形似铁砧。

 

 

 

 

 

他们听到风铃被微风拨弄所产生的叮当声。天色开始暗了下来。

 

空气其实携带着水分。如果你用一个从地面延伸到大气顶部的圆柱围起一段空气，然后将圆柱里的空气冷却，其中所蕴含的水分便会凝聚成雨水。如果你在柱体下方收集这些雨水，那积水的深度从0到几十厘米不等。这个深度就是所谓的大气“可降水量”。

 

 

 

 

 

一般来说，可降水量大概为一至二厘米

 

卫星能测量地球上的每一点的水汽含量，然后绘制出一些非常炫丽的地图。

 

让我们假设风暴的长宽皆为100公里，并且可降水量高达6厘米。这意味着风暴所含水分的体积为：

 

100km×100km×6cm=0.6km3

 

这些水重达6亿吨(刚好和全人类的总重量差不多)。一般情况下，一部分水会分散下落，成为雨——降雨量最多6厘米。

 

而在这个风暴里，所有的水凝聚成了一个巨大的水滴，成为一个直径超过一公里的水球。假设它在几千米的高空形成，因为这是大部分雨水凝聚的地方。

 

 

 

 

 

水滴开始落下。

 

大概有五到六秒的时间，人们看不出任何异常。之后，云层的底部向下隆起，在某一瞬间看起来有点像正在形成的漏斗云。隆起逐渐变大，在第10秒，水滴的底部从云层中冒了出来。

 

 

 

 

 

现在这个水滴正以每秒90米的速度下落。狂风在水滴表面吹起水花。水滴的边缘会产生泡沫，因为空气被挤了进去。如果水滴下落的时间足够久，这些力会逐渐将它分解为雨。

 

但在这发生之前，大约在水滴形成之后的第20秒，水滴的边缘触到了地面，此时它的运动速度超过了每秒200米。在撞击点的正下方，空气来不及排出，被压缩的空气迅速升温，如果有充足的时间都能点燃草地。

 

对草儿们来说，有一个好消息：高温持续不过几毫秒，一大坨凉水便倾斜而至;但还有一个坏消息：凉水的速度超过了音速的一半。

 

 

 

 

 

如果从一开始你就悬浮在这水球的正中央，那在这之前你并不会感到任何异常。水球中心其实很黑暗，但是如果你有足够的时间(及肺活量)向边缘游几百米，你能隐约看到透进来的阳光。

 

随着水滴靠近地面，空气阻力的增强所导致的压力上升会使你感到耳朵胀痛。不过几秒后，当水球接触到地面，你将被挤死——撞击瞬间产生的压力将超过马里亚纳海沟底部的水压。

 

水球撞向地面，但岩床并不会变形。压力将水挤向四周，产生的全方位超音速激流会将沿途的一切毁灭殆尽。

 

 

 

 

 

水墙一公里一公里地向外扩张，拔起树木，冲毁房屋，卷起土层。那间小屋，那条门廊，以及两位老人瞬间消失。方圆几公里完全被摧毁，只剩下岩层之上的一片泥潭。飞溅的水花继续向外运动，方圆20~30公里内的建筑物都被破坏。在这样的距离下，有山脉或山脊保护的地区将幸免于难，而洪水开始流进自然河谷/溪谷以及水路。

 

更远的地区基本上不会受到风暴的影响，然而下游几百公里外的地区在撞击后的几个小时内将遭遇一次突如其来的洪水袭击。

 

全世界渐渐通过新闻了解了这场令人费解的灾难。人们十分震惊，并非常疑惑，而且在一段时间内，天上出现的任何新云朵都会引起巨大的恐慌。雨成了全世界最害怕的东西(原文是一个谐音文字游戏：Fearreignssupremeastheworldfearsrainsupreme)，但是时间一年年过去，始终都没有这一灾难再度发生的征兆。

 

气象学家花了好几年的时间试图拼凑出事实真相，但是并没有找到任何解释。最终，他们放弃了，并将这无法解释的天气现象简称为“Geek笑点雨”——因为，“它太TM滴”。

 

【总结】2013年已经到来，小编在此特意收集了有关此频道的文章供读者阅读。

 

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