Ядра конденсації та сублімації в атмосфері

Ядра конденсації - найдрібніші тверді, рідкі та газоподібні частинки, що постійно в тій чи іншій кількості знаходяться в атмосфері.

Найбільш активними ядрами конденсації являються розчинені гігроскопічні частинки. До них відносяться різноманітні розчини солей і кислот, що потрапляють в атмосферу. Адсорбуючи на всій поверхні молекули водяної пари, ці частинки сприяють утворенню зародкових краплин, які складаються з концентрованого розчину солей і кислот. Пружність насичуючих пар над поверхнею такої краплини буде малою, і таким чином створюються сприятливі умови для утворення зародкових краплин при відносній вологості, що наближається до 100%. Для наступного росту утвореної краплини потрібна все більша і більша відносна вологість, так як хоча й убуває кривизна краплини, але меншає також концентрація розчину солей.

Потрібно пам’ятати, що при зростанні краплини відбувається зменшення концентрації розчинених у ній солей чи кислот, що чинить більший вплив на пружність насичуючої пари над її поверхнею, ніж на зменшення кривизни поверхні краплини. Таким чином, при наявності в повітрі гігроскопічних ядер з’являється можливість для початку конденсації, при цьому утворюються зародкові краплини. Такі зародкові краплини можуть рости та переходити в хмарові краплини тільки тоді, коли пружність водяної пари в повітрі буде більшою пружності, що необхідна для їх утворення. Звичайно це відповідає відносній вологості 101–102%.

Інакше відбувається процес конденсації на негігроскопічних, але змочених водою ядрах, до яких відносяться частинки ґрунту та гірських порід, що підвішені в повітрі, а також частинки органічних речовин, мікроорганізми і т. д. У цьому випадку ядра конденсації адсорбують на всій поверхні молекули водяної пари та грають роль готових зародкових краплин. Розміри змочених ядер повинні бути більшими, ніж гігроскопічних, так як лише при такій умові конденсація може відбутися при порівняно невеликому перенасичені повітря водяною парою. На більш дрібних негігроскопічних ядрах конденсація відбуватися не може, для цього знадобилося б велике перенасичення, яке в атмосфері звичайно не спостерігається.

Гігроскопічними ядрами конденсації являються найдрібніші частинки солей, які потрапляють в атмосферу в результаті випаровування бризок морської води при сильних хвилюваннях і прибоях. До них відносяться хлористі сполучення.

Над континентами гігроскопічними ядрами конденсації можуть бути продукти, що утворилися при розпилені ґрунту, в склад якого входять у певній кількості деякі мінеральні солі.

Більша кількість ядер конденсації знаходиться в атмосфері в результаті потрапляння до неї продуктів згоряння вугілля, що дають сірчані й азотні сполучення. Ядра конденсації у вигляді азотних сполучень можуть утворюватися в атмосфері під впливом електричних розрядів і ультрафіолетового випромінювання Сонця. Гігроскопічними ядрами можуть бути продукти горіння, що потрапляють в атмосферу при сильних пожежах.

Нерозчинні, але змочені водою ядра конденсації представляють собою різноманітні мінеральні речовини ґрунту, до яких відносяться кварц, глина, польовий шпат й ін. Ці частинки за допомогою турбулентних рухів і висхідних струмів у великій кількості поступають в атмосферу.

Ядрами конденсації може слугувати також космічний і вулканічний пил.

Число ядер конденсації в атмосфері визначається за допомогою спеціальних приладів, вимірювачів ядер конденсації чи пиломірів. Число ядер конденсації, що містяться в атмосфері, різне та коливається в широких межах у залежності від місцевих умов. Над океаном у повітрі міститься 600–800 ядер в 1 см ³; над промисловими районами число їх може досягати декількох мільйонів у 1 см ³ повітря. З висотою кількість ядер конденсації зменшується. Розміри ядер складають 10 ^{- 6} – 10 ^{5 см} у радіусі.

Ядра, на яких відбувається перехід водяної пари у твердий стан, називаються ядрами сублімації. При сублімації утворюються льодяні кристали різноманітних форм. Питання про природу ядер сублімації залишається поки не вирішеним.

У даний час існує думка, що первинна конденсація відбувається завжди у вигляді краплин, які згодом замерзають і слугують зародками для сублімації на них водяної пари. Таким чином, активними ядрами сублімації в атмосфері являються вже утворені льодяні частинки.

Сублімація водяної пари на поверхні таких частинок наступає при відносній вологості меншій за 100% по відношенню до плоскої поверхні переохолодженої води. Пояснюється це тим, що пружність насичуючої пари над льодом менша, ніж над водою.

Дата добавления: 2014-01-04