Составители:
Рубрика:
аэрозолей (около 30 и 45 км) связаны с температурной стратификацией. Они лежат вблизи слоев
изотермии.
Существует и широтное распределение вертикальных профилей аэрозолей. О сезонных
вариациях этих профилей известно гораздо меньше.
Расчеты и скорости размывания аэрозольных слоев турбулентной диффузией показывают,
что слои должны очень быстро исчезать: за 2 ÷ 4 ч. Так как экспериментально неоднократно
доказывалось стабильное существование слоев, то приходится признать неудовлетворительность
имеющихся теоретических схем расчетов вертикального профиля аэрозолей. Описание моделей
атмосферных аэрозолей см. в гл. 7.
1.3. Атмосферные ядра конденсации и сублимации
Фазовые переходы в реальной атмосфере всегда происходят на аэрозольных частицах.
Существуют три типа частиц, на которых образуется жидкая фаза и которые называют поэтому
ядрами конденсации:
1) гигроскопические частицы, растворяющиеся в воде;
2) смачиваемые, но не растворяющиеся частицы;
3) не вполне смачивающиеся частицы.
Образование капель на гигроскопических ядрах хорошо изучено экспериментально и
теоретически. Рост капли раствора гигроскопического вещества благодаря эффекту Рауля может
идти при довольно низких значениях относительной влажности (f), меньших влажности насыщения
над чистой водой, например, для раствора NaCl f
≥
75%. При адсорбции водяного пара на
поверхности смачиваемых частиц образуется тонкая пленка воды, и частицы становятся
зародышевой каплей. Такая частица-капля может расти в условиях сравнительно небольшого
пересыщения, так как уже при r
≥
0,5 мкм величина влажности насыщения над выпуклой
поверхностью (E(r)) почти не отличается от влажности насыщения над плоской поверхностью (E(∞)).
Частицы с дефектами поверхности покрываются пленкой воды на вогнутых участках, в которых
конденсируется влага при относительных влажностях, меньших 100 %.
К гигроскопическим ядрам, в первую очередь, следует отнести солевые частицы
континентального и местного происхождения. К нерастворимым смачиваемым ядрам относятся
частицы почвы и горных пород, дыма, органических веществ, микроорганизмы. Эти ядра в основном
континентального происхождения. Массовая концентрация их значительно больше, чем
гигроскопичных ядер. Содержание ядер третьего типа в атмосфере также велико. В частности, к
плохо (не вполне) смачиваемым относятся частицы сажи и кремнезема.
В реальной атмосфере аэрозольные частицы весьма часто не могут быть четко отнесены ни к
одному из указанных типов. Это так называемые смешанные ядра, представляющие собой
конгломерат мелких ядер различных типов. Такие частицы по своей способности расти и
образовывать водяные капли похожи на гигроскопические ядра.
Количество ядер конденсации определяется по числу капель, образующихся в
конденсационных камерах разного типа, например в камере Вильсона. Концентрация ядер
конденсации, т.е. количество ядер в единице объема, - величина, меняющаяся даже в приземном слое
атмосферы в широких пределах. В среднем можно считать, что на континентах концентрация ядер у
земной поверхности составляет 10
4
частиц/см
3
, а в городах доходит до 10
5
частиц/см
3
. С высотой
концентрация ядер убывает приблизительно в 10 раз на каждые 2 км. Концентрация ядер в облаке
оказывается существенно меньше, чем под облаком и выше его. Очевидно, что этот факт обусловлен
захватом каплями и кристаллами облака ядер конденсации. Анализ проб, взятых в ледяных облаках,
показывает, что в кристаллах льда почти всегда имеется большое количество захваченных ядер.
Основным механизмом образования кристаллов льда из переохлажденных капель, по-
видимому, является замерзание. Некоторые из аэрозольных частиц могут служить центрами
кристаллизации переохлажденной воды, т.е. так называемыми ядрами кристаллизации. Замерзанию
капель способствует адсорбция ими ядер кристаллизации. Эту роль могут играть как нерастворимые,
так и растворимые частицы, если выкристаллизовывание растворенного вещества происходит
раньше, чем спонтанное замерзание капель. Многочисленные исследования природы ядер
кристаллизации говорят о разном их происхождении, но пока не установлено, какой источник
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- …
- следующая ›
- последняя »
