Дождь

Пришла осень. Это видно по отяжелевшему небу в редких просветах между выдавленными им ниже, ближе к крышам, серым облаками. Это чувствуется начинающими замерзать во время длительных прогулок пальцами. Кожей, покрывающейся мурашками под неспособной удержать тепло тонкой тканью рубашки. Носом, улавливающим осенние ароматы остывающей земли, которые невозможно спутать ни с чем.
Вот-вот небеса начнут плакать дождями разной интенсивности из-за понуканий погоды, а та, в очередной раз резко изменив настроение, будет высушивать лужи уже нежарким солнцем. Грибы полезут ему навстречу из влажной почвы на радость тихим охотникам.

Кто-то всему этому разнообразию радуется, бродя по лесу с корзинкой, шлепая резиновыми сапогами по лужам и покупая цветастые зонтики. Но большинство людей с грустью смотрят на дождь из окна офиса или своей квартиры, безрадостно отдаваясь предвкушению грядущей через месяца полтора-два слякоти. Но есть одно верное лекарство для защиты от плохого настроения, навеваемого дождливой погоды: разобраться с научной точки зрения с этим явлением и узнать, как люди реагировали на него в былые времена.

Дождь – это вид атмосферных осадков, вода которых выпадает в жидком агрегатном состоянии со средним размером капли от 0,5 до 6-7мм. Дождь выпадает из смешанных облаков, т.е. облаков, в составе которых одновременно присутствуют капли воды, водяной пар и кристаллы льда. Преимущественно, это слоисто-дождевые и высокослоистые облака (плотные облака, хмуро нависающие над нами и не пропускающие ни единого лучика Солнца или Луны на высоте от 2 до 4 км в умеренных широтах, от 2 до 8 в тропических и от 2 до 4 в полярных). Такие облака держат в заложниках кристаллы льда и капли переохлажденной воды, т.е. воды, имеющей температуру ниже температуры кристаллизации при данном давлении. С поверхности капель и кристаллов вода испаряется, и скорость насыщения пара над каплями воды будет больше, чем над кристаллами льда при той же температуре.
Насыщенный водяной пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии (состояние системы, при котором остаются неизменными во времени величины этой системы). Иными словами, насыщенный пар – это такой пар, который находится в своем предельном состоянии и его давление максимально при данной температуре.
Поэтому облако, не насыщенное паром относительно капель воды, будет перенасыщенным (его давление превышает давление насыщенного пара при данной температуре; он может быть получен либо путем увеличения давления (т.е. количества) пара в заданном объеме, либо путем охлаждения насыщенного пара) относительно кристаллов льда. Поэтому они, подобно вампирам, будут расти за счет одновременного испарения капель воды. Отъевшись до достаточной массы, эти кристаллы устремляются к земле, т.е. выпадают из облака, по пути примораживая к себе слуг из переохлажденных капель воды. Долетев на крыльях леденящего кровь ужаса до нижних слоев облаков или под них, они немедленно тают, т.к. температура в этих зонах смертельна для водяных упырей и составляет 0  ;.
Второй способ формирования дождя – это слияние более мелких капель в более крупные при воздушной турбулентности. Эти капли уже обладают большей массой, поэтому спускаются ниже, объединяясь по дороге с другими каплями. В определенный момент они становятся достаточно тяжелыми, чтобы преодолеть сопротивление воздуха, и тогда начинается дождь. Слияние чаще всего происходит в облаках с температурой выше точки замерзания воды.
Все эти процессы называются процессами Бержерона-Финдайзена.

Дождь состоит из капель. Вопреки воспитанному с детства представлению о ее форме слезинки, эти капли выглядят иначе.  Капли меньше 0,5мм являются сферическими и называются облачными. При увеличении размера капли ее форма становится приплюснутой снизу за счет сопротивления встречного воздушного потока. Самые крупные капли и вовсе имеют форму парашюта. Капли больше 5мм распадаются в полете на более мелкие.

Наша планета – не единственная, подверженная регулярным атакам упырей дождя. Например, на Венере льют дожди, состоящие из серной кислоты (правда, испаряются они не достигнув поверхности из-за ее высокой температуры), на спутнике Сатурна Титане – из метана, на газовых гигантах - из разный веществи жидкого неона в нижних слоях атмосферы, на некоторых экзопланетах (например, на OGLE-TR-56b в созвездии Стрельца) выпадают железные дожди. Для формирования упырей должны соблюдаться следующие температурные условия: нижние слои атмосферы небесного тела должны удерживать одно вещество одновременно в двух или трех агрегатных состояниях. В случае с Землей это вещество – вода, пребывающая в дождевых облаках в жидком, твердом (кристаллы льда) и газообразном (пар) состояниях.
 Образование таких облаков происходит в трех случаях. Первый из них - это смешение двух масс воздуха, близких к насыщению, но различных температур (влажность смеси превышает влажность отдельных масс воздуха, поэтому могут выпасть дожди). Второй возникает соприкосновении влажного теплого воздуха с более холодной поверхностью земли (это муссонные дожди в прибрежных странах, идущие с морскими ветрами в холодную часть года). Третий касается восходящих воздушных течений (влажный теплый воздух при наборе высоты охлаждается и расширяется, т.к. верхние слои воздуха более холодные и разреженные, после чего становится насыщенным или перенасыщенным и конденсируется).  От первого к последнему случаю интенсивность дождя увеличивается.

Интенсивность выпадения праха водяных упырей (водяных кристаллов, обитающих в хмурых облачных замках) делит дожди на несколько групп. Интенсивность дождей измеряется по уровню выпавшей воды в миллиметрах в единицу времени (час).
Так, слабым дождем называют дождь с уровнем осадков до 2,5мм/час. Умеренный дождь оставляет от 2,8 до 8мм/час. Сильный дождь обеспечивает более 8-15 мм/час. И, наконец, очень сильным дождем считается тот, во время которого на равнинной территории выпадает 50мм за 12 часов, в горных – 30мм. Дождь с диаметром капель менее 0,5мм называется моросью или изморосью. Скорость падения таких маленьких капель очень мала, поэтому они кажутся взвешенными в воздухе. Интенсивность таких осадков составляет 0,05 – 0,25мм/час.
Другой способ измерения интенсивности дождя основывается не только на его обильности, но и продолжительности. В этой классификации выделяют два типа дождей – ливневые и обложные. Первые имеют высокую интенсивность, но длятся недолго, охватывают небольшие территории и часто сопровождаются сильными ветрами. Вторые же выпадают на больших территориях, и, имея высокую интенсивность, могут длиться очень долго – от многих часов до нескольких дней.

С прозрачными чистыми дождями знаком каждый из нас. Но иногда с неба на землю падает что-то настолько странное и необычное, что невольно вызывает своим видом страх, доходящий до паники.  Например, с неба могут сыпаться животные (лягушки, рыбы, мертвые птицы), пауки, черви, деньги, мелкие предметы, овощи, фрукты. Еще вода может быть окрашена в желтый, зеленый, красный, белый и даже черный цвет. Такие дожди отличаются не только по признаку наличия в них посторонних предметов и признаку окрашивания воды в какой-то цвет, но, в первую очередь, по причинам их возникновения, которые и придали осадкам те или иные свойства.
В первом случае объекты, будь то животные или предметы, попадают в высокие слои приземной атмосферы благодаря ураганным ветрам, которые уносят их с одного места на другое на большой высоте, а после их стихания на землю падают лягушки, монеты, фрукты и прочие похищенные ветром вещи. Исключение составляют только мертвые птицы, которые часто «выпадают» в Арканзасе, особенно в городе Биб. Ученые имеют два объяснения смерти птиц на высоте: их столкновение с салютами и петардами во время праздников и видовая принадлежность (обычно птичий дождь состоит из дроздов и галок), которая обуславливает их плохое зрение, и при попадании в грозовое облако птицы «теряются», сталкиваются друг с другом и с высокими конструкциями.
Цветные же дожди объясняются  наличием тех или иных химических примесей в дождевых каплях. Так, красный или кровавый дождь содержит красные споры одного из семейств лишайников, растущих на деревьях, или образуется при смешивании с красной пылью, принесенной ветрами из Африки. Ею же объясняются желтые дожди, а также примесью цветочной пыльцы различных растений. Или же экскрементами огромного количества ос, иногда роями перемещающимися с места на место.  Пыльца других растений окрашивает дождь в зеленый цвет.  Черные и белые, или молочные, дожди могут формироваться по природным причинам, таким как попадание в воздух и смешивание с водой частиц соответственно земли и мела, а могут быть обусловлены антропогенной деятельностью, такими как выбросы с химических заводов.
Еще один вид дождей, вызванный деятельностью человека и несущий опасность, являются кислотные дожди. Это такой вид осадков (не только дождей), при которых водородный показатель (pH) понижается из-за загрязнения воздуха кислотными оксидами. Чем ниже pH среды, тем выше ее кислотность. Кислотность в атмосфере земли в последние десятилетия неуклонно растет из-за развития химической промышленности. Кислотные дожди наносят вред почвам и, соответственно, выращиваемым на них культурам.
Другой опасный вид дождя – это т.н. ледяной дождь. Это смешанные осадки, выпадающие из облаков при отрицательной температуре, когда в приземных слоях воздуха присутствует инверсия, т.е. у самой земли находится слой более холодного воздуха, а слой более теплого – выше. Поэтому объекты, находящиеся в холодном слое, имеют отрицательную температуру поверхности, и дождь из переохлажденной воды, которая не смогла замерзнуть в более теплых верхних слоях, при столкновении с такой поверхностью сразу замерзает, превращаясь в ледяную корку. Такие дожди наносят серьезный вред линиям электропередач, вплоть до падений столбов и следующих за ними разрушений. Так же ломаются и деревья. Вспомните такое стихийное бедствие в Москве в 2010г.

Невозможно представить жизнь на Земле без дождей. В конце концов, человечество наблюдало за ними всю историю своего существования. Поэтому большинство культур придавали этому природному явлению схожие значения и работали с ним по похожим алгоритмам.
Первый, символический смысл, приписываемый дождю – это оплодотворяющее начало, божественное семя, после соединения с которым земля дает урожаи. В случае губительных засух или обложных дождей повсеместно в древние времена люди танцевали призывные танцы в первом случае или проводили другие ритуалы во втором. Интересно, что в призывных танцах часто активно используется топанье ногами, которое символизирует шум удара капель дождя о сухую землю.
Второе же значение дождя во все века имела очистительный характер. Дождь воспринимался как божественное очищение людей и их земли. Связано это с тем, что вода всегда считалась связующим звеном между неформальным (газообразным) и формальным (твердым). А поскольку дождь льется с небес, то появляется его общность со светом, откуда и рождается представление о положительном духовном воздействии. Именно этот символический смысл со временем переняло христианство.

Сейчас за окном вечереет, и серовато-синие дождевые облака окрашены нежно-оранжевыми всполохами. Это Солнце посылает нам последний привет перед тем, как укатиться за горизонт на бочок. Автор этой статьи смотрит оконное стекло и ждет на нем появления первых капелек дождя. Потому что очень хочется выбежать на улицу под дождь и, как в той же песне ДДТ «хором что-то петь, плясать… позабыв про стыд и опасность после с осложненьем заболеть». Чтобы последнего не произошло, можно призвать на помощь плед, горячий чай с медом и лимоном, шерстяные носки. А очищение выглядит именно так.