Составители:
Рубрика:
результате коагуляции, если не учитывать рост заряда вследствие захвата атмосферных ионов. Тогда
скорость роста заряда крупной капли описывается выражением
(4.41)
где q — заряд крупной капли; ∆q = ϕr — увеличение заряда крупной капли радиусом R. Если не
учитывать влияния зарядов на эффективность процесса коагуляции и считать, что распределение
мелких капелек по размерам описывается формулой Хргиана — Мазина, то для скорости роста
заряда крупной капли можно записать выражение
где r
max
— радиус капелек, дающих максимальный вклад в водность; ϕ — потенциал; η —
молекулярная вязкость воздуха; g
w
— водность облака, R
0
= 14,5 мкм. При этом заряд, приходящийся
на единицу массы мелких облачных капелек
или, если использовать распределение Хргиана — Мазина,
Последняя формула показывает, что величина q
1
зависит от потенциала и радиуса капель, дающих
максимальный вклад в водность. Удельный заряд облачных капель при разных значениях r
max
дан
ниже:
r
max
, МКМ …510 15202530
q
1
, ед. CGCE … 40 104,42,51,6 1,1
При расчете полагалось, что все капельки заряжены. Если же доля заряженных капелек равна
b, то q
1
=5bϕ/(16πr
max
2
). По данным А.П.Сергиевой в облаках b=0,3÷0,6.
Для вычисления в зависимости от высоты изменения заряда частиц осадков при поднятии
крупной капли в восходящем потоке можно использовать формулу
где
w
— скорость восходящего потока,
v
— скорость падения капель относительно воздуха. При
падении крупных капель в облаке (нисходящая ветвь траектории) для расчетов можно использовать
более простую формулу:
где dm/dt — увеличение массы частицы за счет захвата мелких капель за единицу времени.
Расчеты роста заряда крупных капель по приведенным формулам показали, что в облаке со
скоростью вертикального развития более 1 м/с на высотах 2÷4 км над основанием облака возможно
образование области с аномально большим зарядомъ капель, накопленным в результате процесса
гравитационной коагуляции. Отметим, что в общем случае при использовании уравнения (4.41)
необходимо учитывать влияние зарядов капель и внешнего электрического поля на эффективность
коагуляции сталкивающихся частиц.
Внешнее гравитационное поле приводит к столкновению капель в облаке, однако в общем
случае не всякое столкновение сопровождается слиянием частиц. Всегда есть определенная доля
вероятности того, что столкнувшиеся частицы не сольются. При этом после разрыва временного
контакта на каплях возникает заряд. Появление его связывают с возникновением контактной
разности потенциалов между телами разного фазового состояния. Поэтому необходимым условием
контактного заряжения капель является различие физико-химических свойств сталкивающихся
частиц и наличие упругих соударений между ними.
Если считать, что крупная облачная капля падает через облако мелких капелек и при каждом
упругом соударении с ними приобретает заряд
q
~
, отдавая при этом мелкой капельке заряд,
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- …
- следующая ›
- последняя »
