На процессы переноса зарядов в воде в жидкой и твердой фазах оказывает значительное влияние ее электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Поэтому перед тем, как перейти к рассмотрению процессов электризации, остановимся на этих вопросах.[ ...]
Как известно, вода и лед обладают электропроводностью, сильно зависящей от примесей. В чистой воде электропроводность обеспечивается ионами Н+ и ОН-, образующимися вследствие диссоциации молекул воды. В тщательно очищенной от примесей воде при температуре 25°С находится 10-7 г-ионов/л. Измерения показали, что электропроводность тщательно очищенной воды х,8 равна 0,38 X ХЮ-5 См/м. Из расчетов было получено, что для чистой воды %18 = 0,36- 10 5 См/м, что находится в хорошем согласии с данными измерений. Бидистиллированная вода обычно имеет %18=Ю 4 См/м. Диэлектрическая проницаемость е воды весьма велика: в постоянном электрическом поле она равна 7,2 10-10 Ф/м.[ ...]
Из сопоставления данных для чистой и дождевой воды следует, что электропроводность за счет ионов диссоциации составляет небольшую часть электропроводности, обусловленной ионами примесей. Как показала Т. Г. Бондаренко [15], электропроводность, рассчитанная по данным об ионах примесей, в пределах 2—3% совпадает с экспериментальными данными. Е. С. Селезнева [168] получила, что существует линейная связь между минерализацией (содержанием примесей в мг/л) и электропроводностью осадков, которая в какой-то степени зависит также от pH (концентрации водородных ионов).[ ...]
Данных об электропроводности облачной воды вообще очень мало, но можно сделать вывод, что она незначительно отличается от электропроводности дождевой воды. Заборы проб в облаках в Ленинградской области на высотах 500—1000 м позволили получить значения электропроводности облачной воды в пределах (7-н - -48) • 10-4 См/м и одно аномально-высокое значение: 400 • 10 4См/м (В. М. Дроздова и др. [40]).[ ...]
Исследований электропроводности льда также очень мало, а исследования атмосферного льда вообще отсутствуют. Электропроводность чистого льда (для постоянного тока) при температуре около 0°С % 4-Ю 7 См/м, таким образом, она близка к электропроводности чистой воды при этой температуре. С понижением температуры электропроводность льда уменьшается. С увеличением частоты переменного тока электропроводность льда увеличивается. Причина этого заключается в появлении некоторой дополнительной электропроводности, обусловленной, по-видимому, особенностями электронной, дипольно-релаксационной и упругодипольной поляризации молекул. Изменение знака поляризации молекул сопровождается рассеянием электрической энергии.[ ...]
Необходимо учитывать, что как на электропроводность, так и на диэлектрическую проницаемость льда оказывают значительное влияние примеси. Химический анализ воды в твердой фазе (града, снега, изморози и т. п.) обнаружил в ней те же примеси и примерно в тех же концентрациях, что и в жидкой воде. Этого следовало ожидать, так как, согласно современным воззрениям, до образования твердой фазы вода всегда проходит стадию конденсации на ядрах конденсации.[ ...]
Благодаря достаточно большой электропроводности льда электрические процессы, например распределение свободных зарядов по поверхности, протекают на ледяных частицах так же, как и на жидких каплях. Для оценки времени релаксации, необходимого для протекания процесса, можно использовать выражение (51). Подставляя в (51) значения для льда при 0 = —10° С и v = 50 Гц, а именно е = 2,4 10-10 Ф/м и х= 1Д См/м [180], получаем 10 3 с. Рассмотрим время релаксации заряда на ледяной сферической частице, находящейся в газовой среде с проводимостью к. Согласно Я. И. Френкелю [186], это время релаксации также определяется выражением (51). В атмосфере на уровне изотермы —10° С, который для умеренных широт летом соответствует высоте около 5 км, электропроводность имеет порядок 10 14 См/м. В грозовых облаках она составляет 10 “12 См/м. Подставляя эти значения в (51) и учитывая, что для воздуха б0 9- 10 12 Ф/м, получаем т=10- 103 с, т. е. оно на 2—4 порядка больше времени релаксации, необходимого для равномерного распределения зарядов до поверхности ледяной частицы.[ ...]
Вернуться к оглавлению