Активний вплив людини на атмосферні процеси

Вогні святого Ельма

Вогні святого Ельма – це кільцеподібне, пучкоподібне або ниткоподібне свічення загострених предметів: верхушок башт, веж, труб, кінців щогл кораблів, гострих виступів скель тощо. У далекому минулому явище вражало уяву моряків і сприймалось ними як попередження заступника моряків святого Ельма про наближення грози.

Суть явища полягає в тому, що при великій напрузі електричного поля атмосфери найбільша напруга спостерігається на загострених кінцях предметів. У таких випадках повітря поблизу цих кінців починає проводити електричний струм. Це тихі розряди або розряди з слабким потріскуванням, які іноді супроводяться свіченням. Такі розряди можуть бути і за відсутності грозових хмар, особливо у горах при хуртовинах та пилових бурях.

Тихі розряди відіграють велику роль у збереженні негативного заряду Землі. У результаті розрядів земна поверхня втрачає позитивні заряди.

Опади випадають із колоїдно нестійких хмар, тобто із змішаних. Влітку, особливо у степовій зоні і далі на південь, при досить доброму розвитку купчастих хмар і великій їх водності, опадів немає. Справа у тому, що рівень кристалізації розташований дуже високо і хмари залишаються колоїдно стійкими. Узимку часто добре розвинені хмари також колоїдно стійкі, оскільки краплі перебувають у переохолодженому стані. Отже завдання людини – створити умови для появи кристалів льоду у переохолодженій хмарі.

Зараз для цього найчастіше використовують тверду вуглекислоту з дуже низькою температурою. Це по суті кусочки подрібненого льоду з діаметром 0,5-2 см, які розсіюють у верхній частині хмари. Вони падають і на шляху їх падіння в атмосфері утворюється безліч кристаликів льоду, які стають ядрами сублімації водяної пари і на них виростають сніжинки. При випаровуванні 1г твердої вуглекислоти утворюється близько 10¹⁶ льодяних кристалів.

Крім вуглекислоти, у хмарі розсівають пари йодистого срібла (AgI), які охолоджуючись, утворюють в атмосфері при температурі нижче -4⁰С мікроскопічні кристалики льоду. Це також ядра кристалізації, на яких шляхом сублімації виростають сніжинки. Таким чином, людина сприяє утворенню кристалів льоду у переохолодженій хмарі, а далі відбувається природний процес сублімації, який призводить до випадання атмосферних опадів. Відомі й інші реагенти для перетворення колоїдно стійкої хмари у нестійку (зокрема свинець). Усі ці реагенти доставляють у хмару за допомогою різних засобів. Їх можна розсівати у хмарі з літака, за допомогою спеціальних метеорологічних ракет. Нарешті, діють спеціально створені артилерійські загони, які доставляють реагенти у хмару за допомогою артилерійських снарядів, заповнених хімічними реагентами. При розсіюванні вуглекислоти з літака витрачають від 100г до 1кг СО₂ на 1км польоту. Температурний поріг впливу твердим діоксидом вуглецю методом скидання гранул становить -4⁰С, а найбільший ефект дії реагенту спостерігається при температурі повітря від -7 до -15⁰С.

За допомогою цих же реагентів можна захистити сільськогосподарські культури від знищення їх градом. Для цього реагент вносять у купчасто-дощові хмари на початку їх формування і з них випадають опади зливового характеру або дрібного граду. При таких зливах водність хмари різко зменшується і вже немає умов для утворення великого граду. Дрібний град, який випадає із хмари, найчастіше повністю тане на шляху падіння до земної поверхні.

Цим же методом можна розсіювати низькі хмари над аеродромом або тумани в аеропортах, створюючи умови для польотів авіації в необхідних випадках. Висіяні реагенти у хмари чи тумани призводять до збільшення розмірів крапель і кристалів, які осідають на землю. Засівають хмари і тумани не на самому аеродромі, а перед аеродромом, враховуючи напрямок та швидкість вітру.

Отже, використовуючи відповідні реагенти, людина навчилася вирішувати три завдання: а) планово збільшувати кількість опадів у відповідному районі, б) захищати сільськогосподарські культури (найчастіше виноградники, сади та інші цінні культури) від пошкодження чи знищення їх градом, в) розсіювати низькі хмари чи тумани над аеродромом або іншими місцями. Вартість подібних робіт дуже велика.

Менше успіхів досягнуто при розсіюванні теплих хмар та туманів. В Україні до 80% туманів – це теплі тумани. Для їх розсіювання застосовують гігроскопічні речовини: NaCl, CaCl₂, NH₄Cl тощо. В тумані чи хмарі розсіюють певну кількість гігантських гігроскопічних ядер з діаметром 5-50мкм у вигляді порошку або крапель концентрованих розчинів. Оскільки тиск насиченої водяної пари над краплями розчину солей гігроскопічних речовин нижчий від її тиску над краплями туману, то краплі туману випаровуються, а краплі розчину швидко збільшуються у розмірі.

Збільшені краплі розчину, досягши розміру 30-70мкм за рахунок перегонки пари, падають під дією сили тяжіння, захоплюючи на своєму шляху дрібні краплини. У результаті гравітаційної коагуляції краплі швидко зростають у розмірах і випадають на землю у вигляді мряки. За рахунок цього дальність видимості в тумані може збільшитись на 50-60%.Для підтримання зони покращеної видимості реагент слід розсіювати безперервно протягом необхідного часу.

Варто зауважити, що використання гігроскопічних речовин для розсіяння туманів на аеродромах супроводжується значним посиленням корозії металевих конструкцій.

Теплові методи передбачають безпосереднє нагрівання повітря, у якому утворився туман, до температури, за якої відбудеться випаровування крапель туману, а відносна вологість повітря зменшиться наближено до 90%. Але для нагрівання 1м³ ізольованого об’єму повітря потрібно 6 кДж тепла, а в реальних умовах атмосфери навіть при дуже слабкому вітрі витрати багаторазово збільшуються. Стаціонарні установки на аеродромах споживають 400 тис.л пального за 1 год. Це дуже дорого.

Теплові методи включають і використання спеціальних метеотронів, за допомогою яких створюють локальні вертикальні конвективні потоки повітря, що дозволяють впливати на хмари.

Дата добавления: 2015-05-24