Техника - молодёжи 1950-04, страница 14

Статью о физических оскош процесса образования дождя публикуем по заявке читательницы В. Ильиной иэ Лесного городка Звенигородского района и ученицы 7-го класса Галины Балашевой иэ Москвы,

Раскрытие физических основ образования дождя — одна из труднейших задач метеорологии. В решении этой задачи большую роль сыграли работы советских ученых. Своими исследованиями они показали, как происходит зарождение водяных капель в воздухе, за счет чего происходит их рост и что способствует выпадению дождя.

Мелкие капли воды в воздухе возникают за счет конденсации, то-есть за счет перехода водяного пара из газообразного состояния в жидкое. Ядрами конденсации при этом могут служить и плавающие в «воздухе частички морской соли и азотистые соединения продуктов горения, жадно соединяющиеся с «водяным паром.

Образовавшиеся капельки азотной кислоты или растворов солей имеют радиус порядка десятых долей микрона. Если воздух насыщен парами воды, то эти капельки, поглощая пар, начинают увеличиваться в объеме. В маленькой капле раствор соли или кислоты концентрированный, но чем больше она вырастает, тем все меньше и меньше становится концентрация. Наконец наступает предел, когда гигроскопические свойства уже почти не сказываются на увеличении объема капли. Дальнейший рост может происходить лишь тогда, когда водяного пара в воздухе станет больше.

Исследования кучевых облаков, проведенные Ленинградской главной геофизической обсерваторией, показали, что в нижней части растущих кучевых облаков имеются только мелкие капельки. Самые крупные из них имеют радиус не больше 10 микронов, то-есть сотой доли миллиметра, наибольшее же количество капель имеют радиус от 3 до 5 микронов. В верхних слоях облака капли крупнее и тяжелее. Они бы упали, но их удерживают восходящие потоки воздуха, образующиеся «в кучевых облаках. Облако растет, и постепенно капли дорастают, до такого размера, что восходящие потоки перестают поднимать их с собой.

При скорости восходящего потока в 10 см/сек. «критический» радиус капли, при котором она начинает падать, равен 28 микронам, а при скорости в 100 см/сек.-—88 микронам. Укрупнение мелких капель идет в облаке по направлению от основания к ©ершике (кроме самой -верхней части облака, где сказывается испарение).

Достигнув критического размера, капли начинают падать, пронизывая все

ИЗОТЕРМА—

Кандидат физ.-мат. паук Н. С. ШИШКИН (Ленинград)

Вис. С. ВАГИНА (Ленинград)

будут сохраняться и переохлажденные водяные капли. Между льдом и водой возникает интересное взаимодействие. Над льдом водяной пар достигает насыщения при меньшей влажности -воздуха, чем над водой при той же отрицательной температуре. Поэтому насыщенный у поверхности водяной капли пар является в то же время пересыщенным для ледяной частицы, находящейся вблизи капли. Ледяные частицы начнут расти за счет диффузии © них водяного пара.

Капли же, пополняя убыль пара, поглощенного льдом, начнут испаряться. Постепенно вся вода капли, обращаясь в пар, перейдет в ледяную частицу. Ледяные частицы, вырастая, начнут падать. Проходя сквозь слой с положительной температурой, они тают и дождем проливаются на землю.

Рост ледяных частиц, происходящий за счет перекачки пара, по мере их увеличения замедляется, так же как и рост капель, вызываемый конденсацией. Рост радиусов замерзшей ледяной капельки до 300 микронов присходит в 2—3 часа, а для образования частицы с радиусом в 1 мм перекачка должна была бы итти непрерывно в течение нескольких десятков часов. Это обстоятельство показывает, что образование дождя отнюдь нельзя свести к поглощению льдом водяного пара. Этим процессом нельзя объяснить,

Образовавшиеся в облаке капельки воды поднимаются восходящим потоком воздуха и, попадая в зону отрицательных температур, превращаются в ледяные частицы. Исследованиями установлено, что наряду с ледяными частичками даже в зоне сорокаградусного мороза могут находиться водяные капельки. Они будут находиться в переохлажденном состоянии.

облако. При этом они продолжают расти.

Если влажность воздуха под облаком велика и капли крупны, то дождь достигает земли, но иногда капли не достигают земли, а полностью испаряются в воздухе.

Важное значение для образования дождя имеет и взаимодействие между ледяными частицами и водяными каплями.

Ледяные частицы возникают, когда вершина кучевых облаков поднимается выше уровня нулевой изотермы, который в средних широтах находится летом на •высоте 3—3,5 км.

В облаке рядом с ледяными частицами

Мельчайшие, химически активные по отношению к воде частички, плавающие в воздухе, становятся центра-ми конденсации водяного пара в капельки воды.

Капля воды, поднявшаяся в облаке в зону отрицательных температур, может испариться, потому что насыщенный у поверхности водяной капли пар является пересыщенным для ледяных частичек и последние начинают расти за счет диффузии водяного пара.

I -

N ^

"из"0"тТ Р."МА ? ° +

12