Кристаллизация переохлажденных капель в облаках может происходить посредством двух механизмов: гомогенного и гетерогенного образование ледяных ядер. В нижней и средней тропосфере кристаллы льда появляются в основном за счет гетерогенного механизма в результате образования ледяных ядер на поверхности инородных частиц, находящихся в объеме переохлажденных капель. Не многие атмосферные аэрозоли могут служить ядрами кристаллизации. Наиболее благоприятные условия образования ледяных ядер складываются на поверхностях частиц с низким значе
нием удельной поверхностной энергии, которая служит мерой энергетических затрат на образования частицы новой фазы.
Для расчета скорости гетерогенного льдообразования нами предложена формула, которая одновременно учитывает влияние температуры и активности раствора воды на процесс образования кристаллов льда на поверхности инородных частиц внутри капли. Данная формула основана на классической теории ядрообразования и предположении о подобии зависимостей температуры кристаллизации и температуры плавления от активности водного раствора.
По данным о повторяемости смешанных облаков на европейской территорией России было определено наиболее вероятное значение удельной поверхностной энергии ледяных ядер, которое оказалось равным 7.7·10-12 Дж/м. Полученное значение было использовано при моделировании температуры гетерогенной кристаллизации переохлажденных капель растворов в слоистообразных облаках.
Результаты численного моделирования показали хорошее согласование с данными экспериментов по кристаллизации переохлажденных капель растворов, содержащих инородные частицы, что дает возможность использования предлагаемой формулы для расчета скорости гетерогенного ядрообразования при численном моделировании процесса кристаллизации в облаках.
Библиографическая ссылка
Чукин В.В., Платонова А.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГЕТЕРОГЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ КАПЕЛЬ В ОБЛАКАХ // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 8. – С. 76-76;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13979 (дата обращения: 17.08.2024).