불(佛)대학 "빗방울 크기 다양성 설명"
100년 전 물리학자들은 비가 오는 날 종이를 갖다 대 빗방울의 크기를 측정했다. 대부분 지름이 1㎜ 이하였지만 큰 것은 5㎜도 있었다. 하지만 지금까지 같은 날 내리는 빗방울의 크기가 왜 들쭉날쭉한지 정확히 알지 못했다. 최근 그 답이 나왔다. 초고속 비디오 카메라로 촬영했더니 빗방울 하나하나가 스스로 터지면서 다양한 크기의 빗방울로 쪼개지는 것으로 밝혀졌다.지금까지는 빗방울들이 땅으로 내려오면서 서로 부딪혀 마치 폭탄 파편처럼 다양한 크기의 빗방울을 만든다고 생각했다. 하지만 이 설명은 문제가 있다. 아무리 폭우가 쏟아져도 1㎥당 빗방울의 수는 수천개에 불과하다. 1㎞ 상공의 구름에서 땅까지 오는 동안 많아야 수십 번 정도 빗방울끼리 충돌한다. 이 정도로는 빗방울의 다양한 크기를 설명할 수 없다.
- ▲ 물방울 낙하실험. 낙하 도중 공기 저항을 받아 납작해졌다가 공기를 머금고 위가 부풀어오른다. 결국 물방울은 터 지면서 수많은 작은 물방울을 만든다. 프랑스 연구진은 빗방울의 크기가 다양한 것은 이 같은 과정을 겪기 때문이라고 설명했다./프랑스 액스-마르세유대 제공
프랑스 액스-마르세유대의 엠마누엘 빌레르모(Villermaux) 교수 연구진은 '네이처 피직스(Nature Physcis)'지 최신호에 발표한 논문에서 비가 내리는 모습을 모방한 실험 영상을 발표했다. 이 영상을 분석한 결과 빗방울은 다른 빗방울과 부딪혀 터지는 것이 아니라 하나하나가 따로 터지는 '낙하산 폭탄'이라는 결론이 나왔다.
연구진은 지름 6㎜의 물방울을 떨어뜨리면서 아래에서 위로 공기를 뿜어주었다. 1초당 1000장을 찍는 초고속 비디오 카메라로 촬영한 영상을 보면 물방울은 땅으로 오면서 공기 저항을 받아 납작해졌다. 여기에 공기가 들어오면서 낙하산처럼 위가 볼록해졌다. 그러다가 어느 순간 풍선처럼 터지면서 수많은 작은 물방울들을 만들어냈다. 이 모든 일은 0.06초라는 찰나에 일어났다.
연구진은 실험에서 확인된 작은 물방울들은 실제 비가 내릴 때 볼 수 있는 다양한 크기의 빗방울들과 크기가 일치했다고 주장했다. 하지만 일부 기상학자들은 "빗방울의 크기는 구름 속과 낙하 도중 다양한 요인에 의해 결정되지 빗방울의 폭발처럼 단순한 과정이 아니다"고 반박하고 있다. 연구진은 "비행기에 초고속 비디오 카메라를 싣고 실제 빗방울의 낙하모습을 촬영해 이 자연에서도 같은 일이 일어나는 것을 확인할 계획"이라고 밝혔다.
