Составители:
Рубрика:
скорости молекулярной диффузии в результате обтекания капли воздушным потоком. Аналитически
это учитывается введением множителя F(r), зависящего от размера капли и скорости ее падения,
например для r ≅ 1000 мкм F(r) ≅ 6. Время испарения капли от размера с r
0
до r можно рассчитать по
формуле
Так как dz = v
2
dt, где v
2
- скорость падения капли, то
Интегрируя это уравнение можно оценить путь, пройденный каплей до полного испарения.
Очевидно, что скорость испарения капли существенно зависит от влажности окружающей среды.
Например, при относительной влажности, равной 90%, расстояние в 1 км могут пройти капли только
с r
0
> 200 мкм.
Сублимационный рост ледяных частиц. Наряду с каплями в облаках присутствуют и
частицы твердой фазы воды. В естественных облаках элементы льда формируются в виде
следующих шести типов: ледяные кристаллы, снег, снежная и ледяная крупа, град, ледяной
дождь.[70,71]
Ледяные кристаллы растут в результате диффузии к их поверхности водяного пара в
пересыщенной относительно льда атмосфере. Они могут существовать в виде частиц простой
геометрической формы (призматические столбики, гексагональные пластинки) или сложных форм
(дендриты, «запонки» и т.д.)
*
. Снежные кристаллы, объединяясь по нескольку штук, образуют
снежные хлопья. Крупа и град могут возникать из ледяных кристаллов или замерзших капель, но их
последующий рост происходит в основном в результате столкновений с переохлажденными
капельками - обзернение кристаллов.
Ледяной дождь образуется в результате замерзания крупных дождевых капель.
Рисунок 4.2
Установлено, что для атмосферных условий характерна гексагональная кристаллическая
структура льда (рис. 4.2): шесть атомов кислорода образуют правильный шестиугольник; каждый
атом кислорода связан с двумя атомами водорода, и каждый атом водорода с двумя атомами
кислорода. Гексагональная основа может расти в двух направлениях, образуя либо гексагональную
пластинку (рис. 4.2, а,в, 1 - 7), либо гексагональную призму (рис. 4.2, б), имеются и более сложные
формы льдинок (см. рис.4.2, в, 8): иглы (3), полые призмы (2), «запонки» (9), дендриты (4 - 6) и т.д
*
.
Существование нескольких основных форм естественных кристаллов и большого числа
разновидностей каждой из этих форм указывает на то, что их рост - очень сложный процесс.
Описание изменения геометрических размеров кристаллов вследствие сублимации (конденсации)
водяного пара весьма затруднено, поэтому обычно ограничиваются описанием диффузионного роста
массы индивидуального кристалла, используя электростатическую аналогию. По определению
электростатическая емкость C = q/ϕ, (q - заряд тела; ϕ - потенциал, создаваемый этим зарядом). Она
зависит только от размеров и формы тела, например, для сферы C = r. Введем понятие
диффузионной емкости C
q
, полагая, что C
q
= I/[4πD
v
(ρ
∞
–ρ
0
)]. Здесь, как и ранее, I - поток пара к
кристаллу; (ρ
∞
–ρ
0
) - разность концентраций пара вдали от кристалла и у его поверхности. В
стационарном приближении C
q
зависит только от формы и размера кристалла. Тогда уравнение роста
массы кристалла в результате диффузии водяного пара примет вид
*
См. приложение.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- …
- следующая ›
- последняя »
