비는 어떻게 만들어지는 걸까.
독일 델프트공대 연구팀은 최근 기상학자들이 설명하지 못했던 비에 대한 수수께기를 풀어내는 데 성공했다.
연구팀은 우리가 보는 구름에는 불균형적으로 많은 양의 크고 작은 물방울이 있는데 몇 ㎝ 크기의 나선형 패턴 같은 소용돌이가 물방울을 구름의 가장자리로 밀어내어 결국 비를 생성한다고 밝혀냈다.
연구팀은 대략 1L 정도되는 구름 속 수십만개의 물방울이 어떻게 이동하고 성장하는지를 슈퍼컴퓨터로 계산해냈다.
연구팀은 계산과정에서 몇 ㎝ 크기의 난류형 물의 소용돌이가 형성되며 이러한 소용돌이가 물방울을 원심력으로 밖으로 밀어내 구름 가장자리에서 모이게 만든다고 가정했다. 이 가정에 따르면 물방울이 응축돼 지상에 비의 형태로 내려오기 위해서는 대략 백만개의 물방울들이 서로 충돌해 지름이 최소한 20㎛ 이상 돼야 하고 이때 연쇄반응이 발생하게 된다.
기존의 기상학적 계산에는 작은 스케일의 난류 효과는 고려하지 않았으며 난류는 작은 물방울들이 기존의 추측보다 더 많이 충돌하게 만든다고 생각했다.
구름이 비가 되어 떨어질 수 있을만큼 자라는 데는 대략 30분이 소요된다.
각 난류의 중심부분에는 물방울이 거의 없어 이 부분의 공기가 과포화되는 것으로 알려졌다. 이는 구름의 밑바닥에서 100m 이상 위의 공기에서도 역시 수증기로 과포화돼 물방울이 발생하는 것을 의미한다. 지금까지 기상학자들은 이 현상이 불가능한 것으로 생각했었다.
구름은 팽창에 의해 온도가 떨어지는 곳에서 습기찬 공기의 상승하는 거품과 같고 이로 인해 구름 안의 공기는 물로 과포화된다. 이어 수증기는 에어로졸과 같은 반지름 1㎛ 이하의 입자들 위에 응축된다. 생성되는 작은 물방울 양은 공기의 과포화도로 결정된다.