Юный техник 1985-07, страница 42

из капли один электрон. Это утверждение проверено на практике — вспомним классический опыт Милликена по определению заряда электрона с помощью капелек жидкости, заряженных под действием излучения. Первый ионизационный потенциал молекулы воды равен 1=12,56 эВ = 2,0Х ХЮ "^1S Дж; соответственно для выбивания электрона из молекулы воды необходим фотон с частотой выше

_T = 1/h=3X10¹⁵ Гц (h = 6,626X ХЮ"³⁴ Дж • с — постоянная Планка), что соответствует ультрафиолетовой области спектра ?i=c/y = 100 нм.

Какая интенсивность излучения необходима для конденсации паров воды в облаке? Допустим, облако образовалось за счет охлаждения насыщенного водяными парами воздуха от 20^СС (плотность насыщающих паров равна 0,017 кг/м') до 10 С (плотность насыщающих паров равна 0,009 кг/м¹). Тогда количество воды, сконденсировавшейся в капле тумана, составит (в расчете на 1 m^j объема): М = 0,01 7 —0,009 = =0,008 кг/м¹. Если предположить, что каждая капелька имеет диаметр 3 мкм (т. е. г= 1,5X10') ^и плотность ее составляет 1000 кг/м^}, то масса капли равна m=nr³Q/3, а число капель в 1 м³ облака n=M/m =

=ЗМ/4лг³О = ЗХ0,08/4X3,14Х Х(1,5Х Ю "⁶)³Х 1000 = 5X10^м.

Каждый фотон излучения, выбивающий электрон из капли, заставляет две капли сливаться в одну, уменьшая общее число капель на единицу. Таким образом, чтобы вызвать слияние всех капель, требуется п фотонов на 1 м^л. Иначе говоря, для превра

щения в дождь S м облака в секунду необходим поток излучения, равный Vn фотонов в секунду. Если энергия фотона равна I, а С принять равным 10' м³/с, то требуемая мощность излучения составит Р= =Сп1=10^ьХ5Х10^пХ2ХЮ^,8 = =0,1 Вт!

Даже с учетом низкой эффективности процесса мощности в несколько ватт заведомо достаточно для обработки огромного объема облака.

Какое количество осадков выпадет в результате воздействия лазера? Предположим, что мы направим плоский пучок излучения шириной 100 м на облако толщиной 100 м и будем перемещать его со скоростью 10 м/с. В таком случае за 1 с луч вызывает конденсацию паров в объеме облака, равном С =10'^J m^j/c (что как раз совпадает с допущением, сделанным выше), и искусственный дождь выпадает, допустим, на площади А=100X1 = 100 м". Секундный объем осадков равен V= CM/Q, что соответствует слою толщиной X=V/A= =CM/QA = 10⁵X0,08'(1000X

X100) =0,008 м/с = 288 см ч. (Для сравнения укажем, что на широте Москвы ежегодно выпадает осадков примерно 60 см в год,— Пер.)

Нетрудно видеть, что подобный искусственный дождь как нельзя лучше подходит для заполнения водой прудов, каналов и т. д. А обеспечив высокую прицельность искусственного дождя, мы значительно облегчим работу пожарных.

Рисунки Е. ВИНОДАРОВОИ

40