Niederschläge

Mit Hilfe des Mainzer Vertikalwindkanallaboratoriums (MAVERT) ist es möglich, Wolken- und Regentropfen sowie vereiste Hydrometeore (Eisteilchen, Schneeflocken, Hagel, Graupel) in einer nach oben gerichteten Luftströmung stationär am Schweben zu halten. Die kleinsten Objekte, die solchermaßen behandelt werden können sind 30 µm im Durchmesser, die größten über zehn Millimeter. Dadurch können Experimente zur Spurenstoffaufnahme durch die Hydrometeore, zur Messung ihrer physikalischen Eigenschaften, zu den Mechanismen der Regenbildung u.v.a.m. unter Laborbedingungen durchgeführt werden.

Den prinzipiellen Aufbau der etwa 6 Meter hohen Apparatur illustriert KanalSchema.jpg. Das Foto Konstruktion.jpg zeigt den Aufbau der Testsektion "Windkanal". Die beiden Aluminiumkisten mit den Drehknöpfen rechts dienen der manuellen Einstellung der vertikalen Luftgeschwindigkeit, die anderen Instrumente der Konditionierung der Luft (z.B. Feuchte, Gehalt an Spurengasen u.a.).

Die Bilder des fallenden Tropfens und der Film zeigen einen Regentropfen von 3 mm Basaldurchmesser, der durch die Vertikalluftströmung in der Testsektion ausgeschwebt wird. Deutlich ist die Formveränderung des Tropfens erkennbar. Diese Form entspricht der eines natürlichen, aus einer Wolke fallenden Regentropfens. Offenbar sind fallende Tropfen NICHT "tränenförmig", wie solche, die aus einem Wasserhahn tropfen und wie häufig fälschlicherweise angenommen wird.

Die größten in der Natur vorkommenden Regentropfen haben etwa 8 mm Durchmesser. Die Oberfläche von größeren würde durch die aerodynamischen Kräfte der Luftströmung in Schwingungen versetzt, die letztlich zum aerodynamisch induzierten Zerplatzen des fallenden Tropfens führen würden. Aus diesem Grund kommt Wasser, das aus einem Eimer von einem hohen Turm heruntergeschüttet würde, nicht als kompakte Wassermenge unten an, sondern als "Tropfenschauer" mit Tröpfchengrößen unterhalb von 8 mm.

Ungefähre Angaben für die Geschwindigkeiten, mit denen Regentropfen von 1 mm, 3 mm und 8 mm Durchmesser fallen sind: 14 km/h, 29 km/h und 43 km/h.

Fallender Tropfen im Windkanal.jpg; Film und Standbild: R. Jaenicke, IPA Universität Mainz, 2002

KanalSchema.jpg: N. von Blohn, IPA, Universität Mainz, 2003

Konstruktion.jpg: S. Mitra, IPA, Universität Mainz, 2002