Wie schnell fallen Regentropfen?

Wenn es keine Luft gäbe, keine Luftmoleküle, die ein Tropfen auf seinem Weg nach unten passieren muss, wäre die Geschwindigkeit eines Regentropfens nur davon abhängig, wie lange er fällt. Er würde mit der Dauer des Fallens immer schneller werden - ganz egal, welche Eigenschaften er hat.

In der Praxis gibt es da, wo Regen fällt, aber immer Luft, also Luftmoleküle, die einen Strömungswiderstand hervorrufen. Jeder Radfahrer kennt diesen Widerstand, der umso größer wird, je höher seine Geschwindigkeit ist und je größer die Fläche ist, die dem Fahrtwind entgegengestellt wird.

Für Regentropfen bedeutet dies, dass ihre Geschwindigkeit so lange steigt, bis die beschleunigende Wirkung der Erdanziehung durch die bremsende Wirkung der Luftmoleküle kompensiert wird. Bei diesen Bedingungen ist eine Endgeschwindigkeit erreicht, die nicht überschritten wird. Diese finale Fallgeschwindigkeit wächst mit der Größe des Tropfens, da hierbei das Verhältnis von Volumen zu  Querschnittsfläche eingeht. Beide Größen wachsen, wenn der Tropfen größer wird - aber das Volumen wächst viel schneller.

Als Konsequenz fallen die winzigen Tropfen in einer Wolke fast gar nicht und die kleinen Tropfen von Nieselregen nur langsam (1 bis 2 Meter pro Sekunde). Dicke Tropfen von Starkregen, z. B. bei einem Gewitter, können hingegen bis zu 10 m/s schnell werden (36 km/h). Dass Tropfen nicht noch schneller fallen, liegt daran, dass sie eine gewisse Größe nicht überschreiten, weil sie vorher zerplatzen.

Dr. Peter Köpke, Meteorologisches Institut der LMU