Составители:
Рубрика:
главный. Не решен вопрос и о строении частиц, являющихся ядрам кристаллизации. Первоначально
существовало мнение, что частицы должны быть изоморфны льду, но затем эта гипотеза была
отброшена, так как оказалось, что кристаллизующиеся частицы имеют различное строение
кристаллической решетки или даже являются аморфными телами. В 50-х годах появились две
гипотезы о механизме действия ядер кристаллизации: а) эпитаксия ко льду, т.е. направленный рост
кристаллической решетки при отложении на ядре молекул водяного пара; б) ядро кристаллизации
вызывает перестройку поверхностного слоя воды, например, под действием электрических сил, что
приводит к понижению поверхностного натяжения и облегчает тем самым перестройку в кристалл.
В последние годы была выдвинута гипотеза о том,, что льдообразующие свойства зародышей
определяются одновременно как подобием кристаллических решеток зародыша и льда, так и
характером взаимодействия молекул воды с молекулами вещества зародыша. Для неорганических
веществ удалось подобрать параметр, представляющий комбинацию характеристик, определяющих
подобие кристаллических решеток и взаимодействие молекул воды и кристаллообразующего
вещества. Выявилось, что существуют оптимальные гидратационные свойства поверхности
неорганического льдообразующего реагента, обуславливающие повышенную лабильность молекул
воды по сравнению с чистой водой (водородные связи между молекулами воды ослаблены) вблизи
поверхности реагента, но не настолько сильную, чтобы зародыш льда, раз возникнув, не мог
существовать длительное время. Все активные неорганические льдообразующие реагенты должны
включать в свой состав ионы с сильно выраженной положительной гидратацией типа С
3+
, С
2+
, М
2+
.
Для органических веществ оказывается необходимым, кроме присутствия на поверхности реагента
полярных групп, расположенных в определенном порядке, наличие в молекулах неполярных групп
или гидрофобных ассоциатов, отвечающих за разупорядочивающее действие на структуру
адсорбированной органическим реагентом воды.
Из эксперимента известно, что облачные капли обычно существуют в жидком состоянии при
температуре значительно ниже 0
°
С. Облака, состоящие из водяных капель, как правило,
наблюдаются до температуры -10
°
С, а иногда и до -35
°
С, в лаборатории мельчайшие капельки
(с r < 5 мкм) хорошо очищенной воды удается переохладить даже до -40
°
С. Такое состояние
переохлаждения метастабильно. Оно обусловлено отсутствием ядер кристаллизации. Следовательно,
устойчивость облаков при t < -15
°
С говорит о малочисленности эффективных естественных ядер
кристаллизации в атмосфере.
Опыты в камере Вильсона показали, что ни одно вещество не способствует созданию
ледяных кристаллов при насыщении надо льдом, а при насыщении над водой образование
кристаллов наблюдается. На этом основании можно сделать вывод, что ледяные кристаллы без
вмешательства жидкой фазы не образуются, а замерзание начинается с твердого нерастворимого
ядра кристаллизации. Особенно эффективно стимулируется замерзание переохлажденных капель
введением в туман частиц AgI и PbI
2
.
1.4. Атмосферные ионы и радиоактивные загрязнения
Атмосферные ионы. Аэрозольные частицы в атмосфере могут быть как нейтральными, так и
заряженными. Если не касаться облачных систем, то заряженные частицы - ионы - содержатся в
основном в мелкодисперсной фракции. Большие (или тяжелые) ионы по размерам совпадают с
ядрами конденсации и имеют радиус от 7
⋅
10
-3
до 1
⋅
10
-1
мкм. Отдельную группу представляют
легкие ионы - заряженные кластеры, состоящие из нескольких молекул или атомов (r≅ 7
⋅
10
-4
мкм).
Ионы образуются в результате различных процессов ионизации атмосферных газов. В верхних слоях
атмосферы они возникают под воздействием на газы элементарных частиц и коротковолновой
радиации. В нижних слоях основными ионизаторами являются излучение радиоактивных веществ
земной коры и космические лучи. Под их воздействием у земли образуется 1,5-1,9 пар ионов в
секунду, на высоте 15 км - в 150 раз больше, на больших высотах интенсивность образования ионов
снова убывает.
Первоначально возникающие ионы представляют собой отдельные молекулы или части
молекул с одним или несколькими элементарными зарядами, так называемые нормальные или
легкие ионы. Время жизни легкого иона весьма непродолжительно. Вокруг него образуется комплекс
из нейтральных молекул. Обычно образование комплекса молекул с единичным зарядом происходит,
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- …
- следующая ›
- последняя »
