Экология СПРАВОЧНИК

Если у капель с тонкой прозрачной оболочкой давление воздуха уменьшается вследствие деформации поверхности, то у капель с толстой матовой оболочкой давление воздуха непрерывно возрастает. Это приводит к прорыву оболочки в отдельных местах. Зачастую через отверстия прорыва выливаются на поверхность небольшие порции воды, создается впечатление «вскипания». Иногда вода выбрасывается в виде струйки [81].[ ...]

На поверхности замерзающих капель часто образуются всякого рода холмики, заострения и «рога» (рис. 21). А. Д. Малкина и Е. Г. Зак [112], Л. Г. Качурин и В. И. Бекряев [81], Мейсон и Мейбенк [431] считают, что рога состоят из кристаллизующейся воды, которая расширяется при замерзании. В. М. Мучник и Ю. С. Рудько [139] обнаружили, что после замерзания капли в ее жидком ядре появляются пузырьки воздуха, которые начинают расти. Это приводит к появлению выпуклости на поверхности капли (рис. 21 в). По мере накопления воздуха в пузырьке происходит дальнейшее выдавливание оболочки и образование рога (рис. 21 г). Часто происходит раздутие и прорыв воздуха в вершине рога (рис. 21 е). Таким образом, рога представляют собой трубочки, заполненные воздухом.[ ...]

При замерзании капли часто взрываются, разлетаясь на отдельные части (рис. 21 а). По измерениям Висажи [554], в замерзающих каплях диаметром 7—10 мм развивается весьма большое давление, достигающее десятков бар. Согласно наблюдениям Мейсона и Мейбеика [431], Мучника и Рудько [139] и др., взрываются почти исключительно прозрачные капли.. Причина этого заключается в том. что матовый лед имеет губчатую структуру. Было обнаружено, что на частоту взрывания замерзающих капель оказывает сильное влияние присутствие углекислого газа и вентиляция. С увеличением концентрации углекислого газа частота взрывания замерзающих капель увеличивается, а с увеличением интенсивности вентиляции — уменьшается [42, 354].[ ...]

Дей и Хоббс [287] обратили внимание на влияние условий теплового равновесия на частоту взрываний капель при замерзании. В случаях теплового равновесия капель с окружающей атмосферой из 48 капель радиусом около 0,5 мм ни одна не разрушилась, хотя наблюдалось образование рогов и трещин. В тех же случаях, когда замерзание происходило при отсутствии теплового равновесия или при сильных переохлаждениях, наблюдалось взрывание капель. В опытах В. А. Дячука [42], в которых отсутствовали в масштабах капли градиенты температуры и вследствие вентиляции тепловое равновесие наступало весьма быстро, частота случаев взрывания капель была небольшой.[ ...]

Результаты опытов Дея и Хоббса [287] оказались в противоречии с результатами, приведенными выше. При давлении воздуха 1000 мб из 48 капель только две дали осколки, хотя на значительной части капель наблюдались рога и трещины. Выход ледяных кристаллов был небольшим. Так, при —10° С одна капля дала два осколка, а другая — один осколок. При уменьшении давления до 100 мб частота образования осколков увеличилась: из 12 капель пять дали от одного до четырех осколков.[ ...]

Ю. С. Рудько [162] измеряла разность времени замерзания одиночных капель и пар капель с момента их погружения в холодильную камеру. Если из поверхности капель вырываются осколки, то они должны служить вторичными ядрами кристаллизации. Вследствие этого разность времени замерзания пар капель должна быть меньше, чем для одиночных. Действительно, в этих опытах была обнаружена такая закономерность.[ ...]

Браунскомб и Торндайк [252] установили, что свободно падающие капли дистиллированной воды радиусом 60—-120 мкм, замерзающие при температуре переохлаждения —8, —12° С, отличающейся от температуры воздуха не более чем на 1° С, очень редко выбрасывают осколки. Вообще в пределах температур от —5 до —15° С частота разрушения капель, как правило, не превышает 10%- Капли больших размеров имеют несколько большую частоту разрушения.[ ...]

Приведенные выше результаты исследований показывают, что существует весьма большая зависимость частоты взрывания замерзающих капель и выбрасывания ледяных осколков из их поверхности от условий опытов. Можно полагать, что в облаках частота взрывания и выбрасывания ледяных осколков из замерзающих капель должна быть небольшой.[ ...]

Наблюдения за испарением частиц льда в ненасыщенной атмосфере показали, что при этом на их поверхностях образуются ледяные усики, которые являются единичными кристаллами. Диаметр усиков около 0,5 мкм, а их длина значительно превышает диаметр. Мичели и Лисенблат [442] и др. предположили, что при обламывании осколки ледяных усиков могут служить вторичными ядрами замерзания.[ ...]

Как было показано выше, в сильных электрических полях вероятность замерзания капель несколько повышается. Тем самым увеличивается и вероятность образования осколков, а вместе с тем и концентрация вторичных ядер кристаллизации в облаке.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Деформация капель воды при замерзании. По В. М. Мучнику и Ю. С. Рудько [139].

Вернуться к оглавлению