Техника - молодёжи 1957-04, страница 15

пом пылинки выглядят как грубыв обломки самой неправильной формы.

Дымы — аэрозоли также с твердыми частицами, но образованные не измельчением твердых тел, а конденсацией паров. И формы и размеры дымовых частиц многообразны. В отличие от пылинок, частицы дыма очень часто представляют собой рыхлые агрегаты, состоящие из большого числа частиц правильной кристаллической или шарообразной формы.

В строении частиц аэрозолей очень много общего со структурой крупных тел. Для пылей, например, кристаллическая природа вещества сказывается и здесь: в ряде случаев даже мельчайшие частицы сохраняют свойственную данному веществу пластинчатую форму (например, в слюдяной, шиферной и графитовой пыли) или форму волокнистую (асбестовая н текстильная пыль) и т. д.

Поэтому частицы аэрозолей вполне можно назвать просто очень мелкими осколками обыкновенных крупных тел.

Как движутся аэрозоли?

Одной из наиболее важных особенностей большинства облаков, встречающихся в природе, промышленности н обыденной жизни, является то, что они, во всяком случае в первый период своего существования, движутся как одно целое. Воздух омывает их, словно морская струя киль корабля. Это удивительное явление. Не всякий человек объяснит сразу, почему облака ие продуваются насквозь, хотя главное, что составляет их объем, — это воздух или газ. Частицы занимают обычно лишь самую ничтожную долю объема. Например, в одном кубометре обыкновенных водяных облаков в среднем содержится только 1 г воды. Иначе говоря, суммарный объем частиц составляет всего одну миллионную долю полного объема облака.

Почему же воздух не проходит сквозь огромные «пустоты» между частицами?

Объясняется это так называемыми гидродинамическими взаимодействиями между частицами. Двигаясь в одном направлении, частицы увлекают за собою окружающую среду и создают в ней течение, которое, с одной стороны, порождает сопротивление проникновению в облако внешнего воздуха, с другой — уменьшает сопротивление движению частиц.

В результате первого в объеме облака сохраняется та же газовая среда, что была в нем в момент образования. В результате второго плотные частицы облака в своей массе движутся быстрее, чем двигались бы отдельные из них.

Трагедия иа острове Мартиника объясняется довольно просто. Сперва подземное газовое давление и высокая температура вытолкнули из кратера облако раскаленного пепла. Оказавшись на поверхности земли, облако, обладая плотностью более высокой, чем плотность воздуха, быстро скатилось вниз на город. Не будь удивительного свойства — целостности облаков, наружный воздух быстро выдул бы газ между частицами, около каждой раскаленной пепелинки образовалась бы нагретая и, следовательно, менее плотная воздушная оболочка. И пылинки, как на воздушных шариках, поднялись бы и рассеялись, постепенно остывая.

Интересна одна особенность тяжелых оседающих облаков: верхняя их поверхность обычно бывает плоская. Это наблюдали как в лабораториях, так и на природных туманах.

Объяснение тут простое: при плотности аэрозоля, превышающей плотность граничащей с ним среды, гидростатические силы противодействуют нарушению горизонтальности верхней границы. Аэрозоли в этом случае ведут себя как жидкости.

Понятно, что стабилизация верхней границы будет наблюдаться только тогда, когда плотные частицы движутся как одно целое со средой, то есть при большой концентрации аэрозоля. Особенно устойчивыми оказываются поверхности аэрозолей, утяжеленные хлором, углекислотой н т. д.

И вот рисуется удивительная картина: «жидкость» (плотные частицы) не вытекает из «решета» (газовый объем аэрозолей). Природа переносит жидкость в «решетв», и та не выливается.

ПОЯВЛЕНИЕ И ИСЧЕЗНОВЕНИЕ ОБЛАКОВ

Мы привели примеры деятельности, «жизии» облаков, но ■се, что существует, рождается и умирает. Как жв зарождаются и как исчезают облака?

Мы говорили, что большинство существующих облаков не пропускает через себя воздух, обдувается им снаружи. Но есть н продуваемые облака. Обычно это явление сопутствует процессу рождения или процессу смерти аэрозолей.

Вот порыв ветра скояьзиул по поверхности пустыни, и тот

час же зашевелились, заволновались песчинки. Те, что покрупнее, покатились по поверхности; помельче — запрыгали и потянулись за порывом ветра; мельчайшие приподнялись и больше не легли обратно: воздушные потоки подхватили и понесли их над землею. Прыжки и перекатывания больших песчинок вызывают действие, напоминающее цепную реакцию. То рикошетируя от слоя других песчинок и повторяя свой прыжок, то зарываясь в слой и передавая импульс другим частицам, которые начинают подскакивать или перекатываться в свой черед, песчинки дробятся дальше и дробят встречающиеся им, постепенно увеличивая количество аэрозольной пыли.

Такая же приблизительно картина наблюдается и при выветривании почвы, и при пневмотранспорте сыпучих материалов, и в процессах, известных под названием «кипящего слоя». Здесь всюду налицо: воздух (или газ), продувающий беспорядочно мечущиеся частицы; захват и перевод в аэрозольное состояние мельчайших из них; дробление (диспергирование) относительно больших и хрупких частиц.

Обратное явление наблюдается в «зрелых», существующих аэрозолях. Важнейшим свойством является их недолговечность. Приходит срок, они «дряхлеют» и разрушаются. Одни частицы налипают на поверхности встречных тел (тем скорее, чем мельче частицы), другие слипаются между собой, или, как говорят иначе, коагулируют. Образуя хлопья сравнительно больших размеров (от нескольких десятых до целого миллиметра), они утрачивают взаимосвязь и выпадают на землю.

Причины коагуляции частиц аэрозолей до сих пор не выяснены до конца. Но, без сомнения, здесь влияет масса факторов: и взаимное — так называемое гидродинамическое — притяжение летящих частиц, и действие атмосферного электрического поля, и отталкивание частиц от нагретых поверхностей, и проявление так называемого броуново-го движения, и (для жидкостных аэрозолей) конденсация паров на ранее образованных капельках.

Прекрасной иллюстрацией того, как исчезает аэрозоль, является выпадение обыкновенного дождя. Может показаться странным, но причины столь привычного явления, как выпаденив дождя, стали выясняться только в самые последние годы.

Дело в том, что образующиеся в результате конденсации пара облачные капельки обладают весьма ничтожными раз- j мерами — порядка 10 микрон (то есть сотых долей мил- I лиметра). Такая маленькая частица не в состоянии упасть на землю, так как поток теплого воздуха без труда поднимает ее кверху. Но даже если что-нибудь и толкало ее ' вниз, она тысячу раз испарилась бы, прежде чем достигла земной поверхности. Чтобы водяная капля, выпав из облака, | могла достичь земли, она должна была бы иметь радиус по меньшей мере около 100 микрон, то есть Vio мм.

Но дождь все-таки идет. И капли воды, выпадая из дождевых облаков, имеют вполне значительные размзры — до 2—3 мм.

Это происходит потому, что на мельчайших капельках\во-ды в облаках конденсируется пар. Идет процесс коагуляции, усиливаемый движениями капелек и сталкиваниями их между собою, а также действием электрических зарядов капель. В результате возникают два потока. Облако, как и прежде, под влиянием более высокой по сравнению с окружающей атмосферой температуры, со скоростью до 10 м в секунду, < поднимается вверх. Дождевые же капли со скоростью от -0,01 до 8—9 м в секунду устремляются вниз.

ОХОТНИКИ ЗА ОБЛАКАМИ

Семь-восемь лет тому назад в США появились компании «по поставке дождя». Было объявлено, что отныне каждая ферма может заказать себе дождь в должном количе- ¹ стве и требуемой продолжительности.

Конечно, это было шарлатанство. Героями этой истории были охотники не за облаками, а за содержимым чужих карманов, умело сыгравшие на надеждах и ожиданиях людей.

Однако настоящая охота за облаками началась и уже дала вполне положительные результаты. В частности, больших успехов в этом направлении добились советские ученые. Так, еще с 1951 года аэрологи из Центральной аэрологической обсерватории начали применять практику «открывания» аэродромов, затянутых облаками. На самолете СССР-Л-902 они подлетали к затуманенным («закрытым») аэродромам Казани, Саратова, Арзамаса, Молотова и других городов и, выпуская в облака несколько килограммов углекислоты, рассеивали их и открывали аэродромы для регулярных взлетов и посадок самолетов.

Но есть облака, которые нужно уничтожить или направить

10