비는 왜 뭉쳐서 떨어지지 않고 샤워기 물줄기처럼 방울로 떨어지나요?

Question

비가 내릴 때는 그 방울이 크냐 작냐의 차이는 있지만 항상 방울로 떨어집니다. 그런데 비구름 자체가 수증기의 집합체이고 이 구름이 무거워져 땅으로 떨오지는 것인데 방울보더 더 큰 형태로는 떨어지지 않눈 것인지 궁금합니다.

양동이 물을 붇는 듯이 떨어지지는 않나요? 그런 사례는 아예 없나요?

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

비가 방울로 떨어지는 이유는 물의 표면 장력 때문입니다.

물을 구성하는 분자를 보면 진동과 회전으로 공과 유사한 원형 모양으로 만듭니다. 그리고 물의 표면층에 있는 분자들은 다른 분자들로 둘러싸여 있지 않으며 다른 물분자와 접한 한쪽에서 힘을 얻지만 다른 쪽에서는 힘을 얻지 못합니다. 이 때문에 분자는 자신이 차지하는 표면적을 최소화하기 위한 모양을 만드는데 동일한 볼륨에 대해 표면적이 가장 작은 기하학적 형태는 구이며 이러한 모든 이유로 물을 원형 또는 구형으로 부을 때 물방울이 형성되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.

구름안에 수분이 응집되어 있는건 맞습니다. 하지만 공중에 있는 물분자가 모여서 무조건 물방울을 이뤄 떨어질 수 있는건 아닙니다. 실제로 대기 중에 물분자만 모여 있을 때 저온이 되어 얼음형태가 되지 않으면 액체 형태로 떨어지지 않습니다. 액체 상태로 응집되어 떨어지기 위해서는 물 분자 이외의 물질이 필요한데 그것은 바로 먼지 입니다. 이 먼지에 물분자가 붙으면 물 분자가 모여 빗방울로 떨어질 만큼 커질 수 있게 됩니다. 말씀하신 물을 쏟는것 처럼 올 수가 없는 건 먼지 같은 미세한 입자에 뭉쳐 물방울이 되면 그 무게에 대한 중력이 작용하여 아래로 떨어지게 되기 때문입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)

Answer 3

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 비는 대기권의 수증기가 응축되어 물방울의 형태로 지상에 떨어지는 기상 현상을 일컬으며, 대기권에 있는 수증기가 충분히 무거워지면 중력에 의해 지상으로 떨어지는데 이는 지구에서 일어나는 물의 순환의 중요한 과정 중 하나입니다. 측 대기권의 수증기가 충분히 무거워 진다는 의미가 중력에 의해서 떨어지는 빗방울의 무게가 어느정도 정해져 있어서 질문자님 말씀처럼 양동이로 붇듯이 내리지 않는 것입니다. 그래서 만약에 양동이에서 붇는것처럼 보이는 비도 결국에는 겉으로 보기에는 양동이에서 물을 붇는 것처럼 비의 두께가 굵어 보이지만 실제로는 빗방울 하나하나가 내리면서 합쳐져서 내리는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

비가 뭉쳐서 떨어지지 않고 방울로 떨어지는 이유는 표면장력 때문입니다. 표면장력은 물과 같은 액체의 표면에 존재하는 힘으로 액체의 표면을 한 층으로 유지하는 역할을 합니다. 비는 구름에서 만들어지는데 구름 속에서는 수증기가 응결되어 물방울이 됩니다. 물방울이 커지면 표면장력에 의해 서로 뭉쳐지려고 하지만 중력이 더 큰 힘을 미치기 때문에 결국 방울 형태로 떨어집니다. 물을 붇듯이 떨어지려면 폭포처럼 일정한 지역에 엄청난 물이 떨어져야 하는데 일반적인 비로는 보기 힘든 현상입니다

Answer 5

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

빗방울도 모두 물이라는 하나의 물질입니다. 결국 물의 특이한 성질에 그 이유가 있다는 것입니다.

평소에 물은 표면장력이 크다는 말을 들어보셨지요. 예를 들어 컵에 넘치기 직전까지 담긴 물의 표면이 납작하지 않고 동그란 것은 모두 표면장력으로인해 생기는 현상이지요.

물은 다른 액체에 비해 표면적을 줄이려는(같은 부피더라도 동그란 공 모양이 겉으로 드러난 면적, 즉 표면적이 작지요) 즉, 자기네 끼리 서로 똘똘 뭉쳐 있으려는 성질이 크다는 겁니다.

여기서 주지해야할 사실은, 구름에서 떨어지기 시작한 빗방울이 작용하는 주된 힘은 사실 중력과 공기의 저항입니다..중력이 더 강하지요.. 그러기에 매우 빠른 속도로 하강하는 중에 표면장력은 별 의미가 없지만, 작은 크기에서도 표면장력은 작용하는 것이기에 특성상 방울처럼 모여 보일수밖에 없게되는 것입니다.

감사합니다.