觀看雨滴像小行星撞擊一樣碰撞 [慢動作影片]

當雨水落在後院的泥土上時，每一滴水內部都會發生複雜的變化。衝擊能量會導致「衝擊壓縮」、「快速顆粒流動」和「毛細作用」等現象。至於雷諾流體動力學，我就不多說了！

如果你不明白這些術語是什麼意思，也沒關係，因為科學家剛剛發現了一種更簡單的模擬雨滴撞擊的方法。明尼蘇達大學的一組研究人員發現，雨滴撞擊與小行星撞擊驚人地相似。為了驗證這一點，研究人員利用高速攝影和雷射技術測量了水滴落到一堆微小玻璃珠上時發生的情況。

在上面的影片中，水滴緩慢撞擊顆粒，水平擴散開來，形成一個小坑。然後水滴回彈，帶走一層顆粒物，並反彈回來。撞擊速度越快，水滴在表面擴散得越廣，帶起的沙粒也越多，這會增加水滴的重量，從而降低其彈跳高度。

衝擊能量的增加會導致水流形成指狀突起。這些突起會帶走大量粒子，中斷回縮過程，使其不再形成完美的球體。

在極高的衝擊速度下，指狀突起會進一步擴散，並沾染足夠的沙礫，從而停止反彈。

了解水滴如何與微小顆粒相互作用至關重要，因為這有助於科學家了解和控制土壤侵蝕以及滴灌的有效性等問題。雨滴坑也曾被用來推論27億年前地球的空氣密度。

儘管小行星比雨滴大一億倍（而且也都是岩石構成），但它們撞擊時能量的分佈方式以及形成的隕石坑形狀卻非常相似。例如，研究人員發現隕石坑深度與其直徑之比約為0:20，這與月球、火星和水星上簡單隕石坑的觀測結果完全吻合。

雖然小行星數據有助於明尼蘇達州的研究人員模擬水滴的動力學，但作者認為，這些水滴數據也可能有助於模擬小行星撞擊。這是因為當小行星撞擊行星等大型天體時，極高的溫度和壓力會使小行星液化或汽化。

作者提醒，不應過度強調這兩種現象之間的聯繫，因為小行星的撞擊能量比雨滴的撞擊能量大18個數量級，所以很可能是不同的物理過程在運作。 “然而，”他們寫道，“這兩種過程之間驚人的相似性表明，它們可能具有共同的機制，值得進一步研究。”