Можно представить по крайней мере два процесса в кучеводождевых облаках, при которых происходит выделение воздушных пузырьков из гидрометеоров. При подъеме крупных капель вверх и их переохлаждении и замерзании выше уровня изотермы 0иС происходит выделение воздуха в виде пузырьков. Динджер и Ганн [281] наблюдали выделение микроскопических пузырьков при замерзании воды, в которой был растворен воздух. Это явление происходит настолько бурно, что создается впечатление «вскипания» воды, которая выливается через трещины в ледяной оболочке на ее поверхность (В. М. Мучник и Ю. С. Рудько [139]). Второй процесс, при котором происходит выделение пузырьков из гидрометеоров, имеет место при падении града и снежинок ниже уровня изотермы 0° С, когда освобождается воздух, содержащийся во льду.[ ...]
Степень электризации замерзающих переохлажденных капель при вырывании пузырьков воздуха из их поверхности специально не исследовалась. Однако на основании экспериментов Мучника и Рудько можно считать, что заряды, образующиеся на замерзающей капле радиусом около 1 мм, малы и не первышают 10-13 Кл на каплю.[ ...]
Опыты Динджера и Ганна были повторены Метьюсом и Мейсоном [435]. Они получили, что независимо от способа изготовления снега и его чистоты при таянии электризация практически не наблюдалась. Во всяком случае, она меньше 3 10-8 Кл/кг. Это поразительное несоответствие в какой-то степени можно объяснить тем, что в установках Метьюса и Мейсона скорость таяния была небольшой. Кроме того, как признали авторы [435], в их опытах была возможно загрязнение льда примесями СОг.[ ...]
Магоно и Кикучи [413] исследовали электризацию при таянии ледяных частиц, растущих в результате сублимации. Измерения зарядов как растаявших, так и не подвергавшихся нагреванию и таянию частиц дали следующие результаты. Частицы инея в 41% случаев имели отрицательные заряды, в 25%—положительные, а в 34% случаев заряды не были обнаружены. Растаявшие частицы инея имели соответствующие заряды в 14, 41 и 45% случаев, так что число отрицательно заряженных капелек значительно уменьшилось, а число положительных увеличилось по сравнению с соответствующими данными для ледяных частиц. Магоно и Кикучи выполнили также опыты с изменением зарядов при таянии естественных снежинок. Они обнаружили, что в результате таяния снежинок повторяемость случаев с положительными зарядами возрастает. Но результаты этих опытов вызывают сомнение, так как авторы не исключили возможное влияние изменения градиента температуры в приборе на электризацию.[ ...]
Динджер [280] обратил особое внимание на чистоту льда. В его установке кусок льда обдувался потоком воздуха со скоростью около 0,5 м/с. При изготовлении льда из трижды дистиллированной свежей воды он получал очень большие заряды: 2,2-10 6 Кл/кг. При таянии свежевыпавшего снега плотность заряда значительно меньше: 2 -10-8 Кл/кг. При таянии льда, приготовленного из снеговой и дождевой воды, были обнаружены заряды 5,6-10 8 и 8,9Х ХЮ-8 Кл/кг соответственно. Динджер еще раз подтвердил существование весьма большой зависимости электризации при таянии льда даже от очень малых концентраций примесей, в том числе углекислого газа. Он получил, что при концентрациях, соответствующих равновесию с содержащимся в воздухе углекислым газом, электризация при таянии практически равна нулю.[ ...]
Дрейк [286] исследовал зависимость электризации при таянии ледяных сфер радиусом 1—3 мм от скорости потока воздуха, его температуры и влажности, температуры замерзания воды и т. д. Он обнаружил четкую зависимость заряда от скорости воздушного потока: при скоростях меньше 2 м/с, когда не наблюдается конвекция в водяной оболочке тающего льда, заряды очень малы, но быстро вырастают до максимального значения при скоростях от 2 до 4 м/с. Максимальные значения плотности заряда для дистиллированной воды или слабых растворов (с концентрациями, не превышающими 10 5 М) находятся в пределах (1,3- 2) • 10 6 Кл/л. Увеличение концентрации растворов до значений выше 10 3 М приводит к значительному уменьшению зарядов. Депрессивное действие С02 сказывается только при отсутствии конвекции в тающей сфере, т. е.[ ...]
Результаты экспериментальных исследований электризации при таянии снежинок и особенно градин показывают, что при этих процессах образуются значительные заряды. Однако разные авторы приводят данные, отличающиеся друг от друга иногда на несколько порядков. Причиной таких больших расхождений являются условия, при которых происходит таяние ледяных частиц. Одним из наиболее существенных условий является возникновение в тающей частице конвекции, приводящей к постоянному обновлению воды на поверхности, что весьма существенно для электризации при вырывании пузырьков воздуха.[ ...]
Процесс электризации при выделении пузырьков из тающего льда может быть объяснен образованием на поверхности пузырьков двойного электрического слоя. Из опытов по катафорезу известно, что пузырьки, выходя на поверхность и разрушаясь, могут унести отрицательный заряд с собой. При разрушении пузырька радиусом более 0,1 мм в очень чистой воде, согласно Ирибарне и Мейсону [346], образуется заряд около 3 10-13 Кл. Надо предположить, что при таянии 1 г должно образоваться около 103 пузырьков радиусом 0,1 мм для того, чтобы удельный заряд оказался равным примерно 3-10“7 Кл/кг, т. е. того же порядка, что и значения, полученные Динджером и Ганном [281], а также Дрейком [286]. Большое влияние на величину зарядов оказывают примеси. При концентрации в воде Ю-4—10-5 М С02 образуются заряды порядка 10 14—10 15 Кл на один пузырек. Такое же действие производят примеси солей, например 10 5 М ЫаС1. Если концентрации растворов меньше 10 5 М, то заряды одного пузырька находятся в пределах 10 13—10-14 Кл, т. е. приближаются к значениям для чистой воды.[ ...]
Такахаши [541] пытается дать другое- объяснение. Вследствие различий в концентрациях и подвижностях ионов ОН- и Н+ в воде и льду при таянии должно происходить их разделение таким образом, что в воде окажется избыток Н+, а во льду — избыток ОН-. Из вычислений Такахаши получил, что разность потенциалов должна быть равна 0,15 В, а из экспериментов по таянию льда, взятого из ледника Менденхолл на Аляске, им была получена максимальная разность потенциалов между водой и льдом, равная около 0,11 В. Для этого случая поверхностная плотность зарядов оказалась равной приблизительно 1,6- 10 6 Кл/м2.[ ...]
Вернуться к оглавлению