Maioria de nós não se apercebe da verdadeira forma das gotas de chuva

Sabe qual é a forma de uma gota de chuva? Pedi às minhas filhas de 10 e de 6 anos para desenharem o que achavam que era uma gota de chuva - pelo menos, elas aprendem um pouco de ciência durante a tele-escola, derivada do contexto da COVID-19.

A minha filha de 6 anos desenhou uma lágrima com um topo encaracolado, tendo desenhado umas quantas até conseguir o caracol a seu gosto. A minha filha de 10 anos disse-me que tinha duas ideias. A primeira era uma lágrima com um ponto reto, e a segunda era apenas uma linha quase vertical. Ela disse que quando se olha para a chuva, é o que realmente parece.

Infelizmente, as minhas filhas estavam ambas erradas. Quando vemos chuva pela janela ou na televisão, tal como diz a minha filha mais velha, vemo-la como raias verticais, ou raias diagonais, se houver vento forte. Mas isto deve-se ao desfoque de movimento, não é a verdadeira forma da gota de chuva. Na verdade, ao contrário das ideias das minhas filhas, as gotas de chuva são curtas e grossas, não compridas e finas.

Porque as gotas de chuva são curtas e grossas?

Comecemos pelas gotas mais pequenas, chuvisco; aquelas com que nos deparamos quando pensamos que podemos escapar sem um casaco de chuva, mas meia hora depois, apercebemo-nos que estamos encharcados e não tínhamos reparado. Estas gotículas têm cerca de um décimo de milímetro de diâmetro. Como são pequenas, possuem muita área de superfície em comparação com a sua massa. Isto significa que caem lentamente, e a tensão à superfície aperta-as, transformando-as em esferas quase perfeitas.

E então, o que dizer de uma gota muito maior, com cerca de dois milímetros de diâmetro? Esta é uma verdadeira gota de chuva. A sua área de superfície é 400 vezes superior à do chuvisco, mas a sua massa é 8000 vezes maior. Portanto, a massa tornou-se mais importante, e a tensão de superfície torna-se menos capaz de a comprimir numa esfera perfeita. Também cai mais rapidamente e, por isso, o vento ao soprar empurra-a para o fundo - isto é conhecido como força de arrasto. É a mesma coisa que faz com que o rosto de um paraquedista pareça engraçado quando ele salta de um avião.

Este aumento da força de arrasto que se exerce sobre a parte inferior da gota da chuva, combinado com a redução da capacidade da tensão à superfície para espremer a gota para uma determinada forma, significa que a gota acaba por ficar com um fundo plano e um topo de cúpula ampla. Exatamente o oposto do que a maioria das pessoas espera. Talvez, em vez de uma bola de futebol, se possa imaginar isto como uma bola de praia gigante meia insuflada.

Podemos até, ir ainda mais longe. Imagine uma gota de chuva com 5 milímetros de diâmetro. Possui uma área de superfície 2500 vezes superior à nossa primeira gota de chuva (chuvisco), mas uma massa 125 000 vezes maior. Agora, a gota cai muito mais depressa e torna-se tão plana que acaba por se esticar e ampliar como um pára-quedas, onde o vento a empurra. Nessa altura, a tensão à superfície tende a falhar completamente e a gota é rasgada em dezenas de gotículas mais pequenas. As maiores gotas de chuva alguma vez medidas possuem à volta deste tamanho. Gosto de pensar nisto como atirar um castelo saltitante de um avião. Distorcido pelo vento, ele começa a bater em tudo à sua volta, acabando por se desfazer em pedaços.

A importância

Há duas principais razões para que isto seja importante. Com um tamanho máximo estabelecido para as gotas de chuva, podemos utilizar esta informação nas simulações que nos dão as nossas previsões meteorológicas e nos ajudam a prever quanto (em que quantidade) chove.

Isto também é útil quando analisamos o tempo com os radares; que envia um feixe de ondas de rádio para uma nuvem e mede a forma como as ondas ricocheteiam. O melhor radar consegue enviar estas ondas de rádio orientadas vertical e horizontalmente, conhecidas como polarização. Se obtivermos o mesmo sinal de ondas verticais e horizontais, sabemos que estamos a medir gotas esféricas, o que poderiam ser pequenos chuviscos. Se obtivermos um sinal diferente de cada orientação, então deveremos estar a medir gotas achatadas, que são muito maiores e indicam chuvas mais intensas.