Tailles de gouttes de pluie similaires sur Terre et dans les mondes extraterrestres

De petites gouttes d

Image viaUnsplash/ Reza Shayestehpour.

La terre a des gouttes del'eau, tandis que, sur Vénus, la pluie est faite deacide sulfurique. Jupiter fait pleuvoir des gouttelettes dehélium. La lune de Saturne, Titan, pleutméthane. Sur Neptune et d'autres géantes gazeuses, undiamantla pluie peut tomber. Et, dans le cas deexoplanèteWASP-76b, on pense que les gouttes de pluie sont faites defer liquide surchauffé. Mais voici une chose que tous ces différents types de gouttes de pluie pourraient avoir en commun :leur taille. Une nouvelle étude – dirigée parKaitlyn Loftusde l'Université de Harvard - étaitannoncéle 5 avril 2021. Cela suggère que, quelle que soit la planète ou la lune, la pluie tombe, les contraintes atmosphériques et gravitationnelles de ce monde particulier maintiennent la taille des gouttes de pluie dans une plage commune aux mondes. Loftus a commenté :

Il existe une gamme assez restreinte de tailles stables que ces gouttes de pluie de composition différente peuvent avoir; ils sont tous fondamentalement limités à environ la même taille maximale.

Par exemple, sur de petites planètes rocheuses comme la Terre, Vénus ou Mars, ces scientifiquesmentionnéelles ou ils :

… ont découvert que les gouttes de pluie d'un rayon inférieur à environ un dixième de millimètre s'évaporent avant même d'atteindre la surface, et que les gouttes de pluie de plus de plusieurs millimètres de rayon se brisent en gouttelettes plus petites lorsqu'elles tombent.

[Les scientifiques] ont ensuite examiné comment les gouttes d'eau tomberaient sur des planètes beaucoup plus grosses comme Jupiter et Saturne qui ont des atmosphères très différentes. En comparant la Terre moderne, l'ancienne Mars et ces planètes plus grandes, ils ont découvert que les gouttes de pluie déplacent l'eau dans l'air de la même manière, même si ce qui constitue « l'air » varie considérablement d'une planète à l'autre.

Même lorsque différents liquides composent les gouttes de pluie, ces gouttes de pluie extraterrestres ne sont pas si différentes des gouttes de pluie d'eau familières, selon les calculs des chercheurs. Par exemple, les plus grosses gouttes de méthane sur Titan seraient environ deux fois plus grosses que l'eau de pluie sur Terre.



Jeune femme aux cheveux châtain clair balayés sur le côté.

Kaitlyn Loftus est étudiante diplômée au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université Harvard. Elle était l'auteur principal de l'étude sur les gouttes de pluie. Image viaHarvard.

L'étude des gouttes de pluie a étépubliéle 15 mars dans leÉvalués par les pairsjournalUnion géophysique américaine.

Lors de l'examen de la formation des gouttes de pluie, les scientifiques ont pris en compte la température, la pression atmosphérique, l'humidité relative, la distance entre le nuage et le sol et la force de l'attraction gravitationnelle de la planète. Ils ont déclaré que les gouttes de liquide extraterrestre – sur des planètes autres que la Terre – auraient un maximum d'environ six fois la taille d'une goutte d'eau sur Terre, en fonction de la force du champ gravitationnel d'une planète. Les planètes ou les satellites avec une gravité plus faible pourraient avoir des gouttes plus grosses, tandis que les planètes avec une gravité plus forte produiraient des gouttes plus petites.

Dans la goutte de pluie elle-même, les trois facteurs limitants sont la forme de la goutte, la vitesse de chute et la vitesse d'évaporation. La forme de la goutte dépend du poids de la goutte de pluie. Les petites gouttes de pluie sont sphériques tandis que les gouttes plus grosses sont écrasées en une forme semblable au sommet d'un pain à hamburger. La vitesse de chute est un facteur de la forme de la goutte, de la gravité et de l'épaisseur de l'air. La vitesse d'évaporation est liée à la composition atmosphérique, à la pression, à la température, à l'humidité relative, etc. Ces trois contraintes maintiennent la goutte de pluie dans une fourchette de taille qui nous serait familière sur Terre.

Graphique comparant la taille des gouttes de pluie sur les planètes.

Partout où la pluie tombe dans le système solaire, les gouttes sont de taille similaire à celles qui tombent sur Terre. Infographie viaAGU.

En savoir plus sur les gouttes de pluie extraterrestres aide les scientifiques à comprendre les conditions sur différents mondes et comment les précipitations jouent un rôle dans les cycles du climat et des nutriments. Les connaissances acquises grâce aux gouttes de pluie dans notre système solaire peuvent aider les scientifiques à en apprendre davantage sur l'habitabilité des exoplanètes. Loftus a expliqué :

Le cycle de vie des nuages ​​est vraiment important quand on pense à l'habitabilité de la planète. Mais les nuages ​​et les précipitations sont vraiment compliqués et trop complexes pour être modélisés complètement. Nous cherchons des moyens plus simples de comprendre comment les nuages ​​évoluent, et une première étape consiste à savoir si les gouttelettes de nuage s'évaporent dans l'atmosphère ou remontent à la surface sous forme de pluie.

Des traînées de nuages ​​qui ne touchent pas le sol.

Sur Terre, la pluie qui n'atteint pas le sol est appelée virga. Ron Ratliff a attrapé cette virga près de Mexican Hat, Utah.En savoir plus sur virga.

Bottom line: Les gouttes de pluie sur les mondes extraterrestres tombent au sol dans des tailles similaires aux gouttes de pluie que nous voyons sur Terre.

Source : La physique des gouttes de pluie qui tombent dans diverses atmosphères planétaires

Via AGU

Via Harvard