Можно ли определить скорость дождя по форме радуги?

Сегодня я наблюдал за радугой и начал думать о последствиях дождя, падающего в разных направлениях.

У меня была идея, что обычно мы моделируем капли дождя в виде маленьких сфер, и это дает характерный угол для воспринимаемой радуги.

Теперь, если дождь падает с большой горизонтальной составляющей скорости, деформирует ли это капли дождя, делая их более эллиптическими, изменяя тем самым угол воспринимаемой радуги?

Или формулируется другими словами: можно ли определить скорость падающего дождя по углу радуги?

PS: я знаю, что здесь также может быть крошечный релятивистский эффект из-за сокращения длины, но для этого конкретного вопроса я не рассматриваю релятивистский дождь.

Как вы думаете, почему горизонтальные силы деформируют капли дождя, а вертикальные — нет? В действительности капли дождя не имеют ни сферической, ни эллипсоидальной (ни каплевидной) формы.
Я многого не знаю о дожде, но с чего-то нужно начинать, верно? В духе вопроса на самом деле не имеет значения, какова «нормальная» форма капли дождя, только если она изменяется под действием вертикальных сил.
Конечно. Просто кажется странным предположить, что силы в одном направлении вызывают искажение, а силы в другом — нет. Ссылка на фактическую форму была задумана как «о, кстати». Извините, я забыл включить какую-либо формулировку, чтобы предложить это.

Ответы (1)

Существует теория радуги из-за эллиптических капель. Он был начат Вилли Мёбиусом [1], но, возможно, более четко описан в современных работах [2,3]. К сожалению, математика грязная. Хотя это может изменить внешний вид радуги, наибольшее влияние оказывают углы между радугами разного порядка: предположительно, измеряя их, можно работать в обратном направлении и получить значение эллиптичности.

За исключением одной проблемы: капли дождя, сделанные эллипсоидальными из-за колебаний ветра (в конце концов, это вода). Следовательно, они быстро изменят свою эллиптичность; что еще хуже, степень изменения максимальной эллиптичности масштабируется примерно параболически с размером капель, и капли могут стать неэллипсоидальными [4,5,6]. Следовательно, настоящий ливень (с каплями разного размера и режимами вибрации) будет давать довольно беспорядочный сигнал.

Так что ответ на ваш вопрос, скорее всего, «да, для жестких однородных капель» и «нет, не для настоящего дождя».

Цитаты:

[1] Мебиус, В. (1910). Zur Theorie des Regenbogens und ihrer Experimentellen Prüfung. Annalen der Physik, 338 (16), 1493–1558.

[2] Лок, Дж. А., и Кённен, Г.П. (2017). Радуги эллиптически деформированными каплями. I. Сдвиг Мёбиуса для радуг высокого порядка. Прикладная оптика, 56(19), G88-G97. http://www.guntherkonnen.com/articles/322

[3] Кённен, Г.П., и Лок, Дж.А. (2017). Радуги эллиптически деформированными каплями. II. Появление нештатных радуг высокого порядка в ливневых дождях. Прикладная оптика, 56(19), G98-G103. http://www.guntherkonnen.com/articles/323

[4] Сакалл, М., Митра, С.К., Диль, К., и Боррманн, С. (2010). Формы и колебания падающих капель дождя. Обзор. Атмосферные исследования, 97(4), 416-425. http://e-science.sources.ru/sites/default/files/upload_forums_files/y0/sdarticle2.pdf

[5] Турай, М., Бринги, В.Н., Манич, А.Б., Шекелич, Н.Дж., и Нотарош, Б.М. (2014). Исследование формы капель дождя, режимов колебаний и влияния на распространение радиоволн. Радионаука, 49(10), 921-932.

[6] https://www.joanneum.at/uploads/tx_publicationlibrary/img494.pdf

Можно ли определить скорость дождя по форме радуги?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v