Составители:
Рубрика:
ПРЕДИСЛОВИЕ
Интерес к аэрозолям возник в конце ХIХ - начале ХХ века в связи с известными работами Р.
Милликена по определению величины единичного электрического заряда и Дж. Вильсона по
созданию ионизационной камеры, а также ученого-химика Дж. Гиббса (1896г.) Большим толчком к
развитию исследований физико-химических свойств аэрозолей послужило их использование в
военных целях (в виде маскирующих дымов и отравляющих веществ).
Как область науки об атмосфере Земли физика аэрозолей начала развиваться буквально в
последние годы, когда стало ясно, что исследования оптических явлений в атмосфере и облачных
процессов не могут продолжаться дальше без понимания физической картины образования и
трансформации аэрозолей[1-5].
Значение различных компонентов атмосферы в атмосферных процессах далеко не
определяется только их относительным содержанием в воздушной массе. Аэрозольные частицы (
если не причислять к ним облачные) т.е. частицы пыли, дымов и т.п., представляют собой по массе
ничтожную долю атмосферы, в сильно запыленном воздухе доля аэрозольных частиц не превышает
10
-6
воздушной массы, в которой они содержаться, а для всей атмосферы эта величина не превышает
10
-9
, иными словами, она на три-четыре порядка меньше массовой доли водяного пара. И несмотря
на это, роль аэрозолей в атмосферных процессах очень важна, в первую очередь, в связи с проблемой
образования облаков и взаимодействием аэрозольных частиц с водяным паром. При отсутствии ядер
конденсации облака могли бы возникать в атмосфере только на больших высотах вследствие
конденсации водяного пара на ионах. То обстоятельство, что масса водяного пара в единице объема
воздуха на несколько порядков больше, чем масса аэрозольных частиц оказывает существенно
влияние на изменчивость оптических характеристик аэрозолей: так, даже при постоянной
концентрации твердых аэрозольных частиц достаточно измениться внешним условиям (например,
температуре окружающей среды, а следовательно, относительной влажности, интенсивности и
спектральному составу падающего солнечного излучения) и моментально может произойти
трансформация размеров и состава аэрозольных частиц вследствие перехода некоторой доли воды из
газообразного состояния в аэрозольное. Причем в настоящее время еще не всегда ясны механизмы
роста аэрозольных частиц при изменении относительной влажности, особенно когда она довольно
далека от насыщения. В ряде случаев это определяется особыми физико-химическими свойствами
некоторых аэрозольных частиц.
Весьма интересным обстоятельством является также то, что молекула воды на поверхности
аэрозольных частиц может существенно деформироваться, а также определенным образом
ориентироваться. Еще Я.И.Френкелем высказывалась мысль, что ориентированная адсорбция
молекул воды может являться причиной заряжения частиц[6]. В настоящее время физики вновь
обращаются к этой идее. Во всяком случае, совершенно очевидно, что явления атмосферного
электричества теснейшим образом связаны с присутствием в атмосфере аэрозольных частиц. Во-
первых, прилипание легких ионов к аэрозольным частицам ведет к уменьшению проводимости
воздуха. Во-вторых, сосредоточение на крупных аэрозольных частицах (радиусом больше 0,1 мкм)
заряда определенного знака может приводить к образованию в воздухе значительных объемных
зарядов. Следует подчеркнуть, что роль аэрозольных частиц разных размеров в атмосферных
явлениях весьма различна. Так, начальное заряжение капель и электрические свойства атмосферного
воздуха определяются содержанием в нем ионов радиусом от 10
-7
до 5,5
⋅
10
-6
см.В оптике
атмосферных аэрозолей основное влияние на процессы рассеяния и ослабления радиации оказывают
более крупные частицы: порядка длины волны излучения. Для процессов облакообразования важно
присутствие в атмосфере облачных ядер конденсации и сублимации, которые в основном имеют
размеры больше 1мкм.Такие частицы определяют также химический состав атмосферных аэрозолей
и осадков[7].
Аэрозольные частицы являются также носителями радиоактивности. В этом плане они
представляют опасность из-за переноса радиоактивности высокой концентрации на большие
расстояния и из-за сравнительно быстрого опускания радиоактивных аэрозольных частиц из верхних
слоев атмосферы в нижние[8].
