Ядра конденсации.

Ядра конденсации -жидкие или твердые частички, взвешенные в атмосфере, на которых начинается конденсация водяного пара и в дальнейшем образуются капли облаков и туманов. . Только благодаря наличию Ядра конденсации в атмосфере возможны конденсация водяного пара и образование облаков. Постоянное наличие в атмосфере таких ядер с радиусами порядка 10^-5 —10^-3 см приводит к тому, что конденсация происходит без существенного перенасыщения, т. е. при значениях относительной влажности, близких к 100% или менее 100%. Но, кроме того, в атмосфере содержатся в гораздо большем количестве и такие Ядра конденсации с диаметром порядка 10^-7—10^-5см, которые не требуют значительного перенасыщения и потому в действительных условиях атмосферы остаются неактивными (ядра Айткена). При очень значительных перенасыщениях (в несколько раз) в лабораторных условиях в качестве Ядра конденсации могут служить и легкие ионы.

Крупные и гигантские ядра, как правило, являются гигроскопическими и, когда на них происходит конденсация, образуют растворы, над которыми давление пара сравнительно низко. Это прежде всего ядра морской соли (хлоридов), попадающие в воздух при разбрызгивании морской воды и остающиеся во взвешенном состоянии в атмосфере в виде мельчайших капель насыщенного соляного раствора. С удалением в глубь суши преобладающая; роль переходит к жидким ядрам из гигроскопических кислот, являющихся продуктами сгорания (ядра сгорания). Негигроскопические ядра (почвенного и иного происхождения), возможно, играют некоторую роль при больших размерах, вследствие которых на них образуются сразу крупные капли. Какая-то роль принадлежит и смешанным ядрам. Ядра конденсации могут также нести электрические заряды, т. е. являться тяжелыми ионами.

Общая концентрация Ядра конденсации— тысячи и десятки тысяч на 1 см³ в сельской местности и на побережьях морей, десятки и сотни тысяч в промышленных центрах, тысячи над океаном. Содержание крупных и гигантских ядер, действующих при облакообразовании, соответственно десятки — сотни на 1 см³ и десятки на 1 л. С высотой концентрация Ядра конденсации быстро убывает, но, по-видимому, они содержатся во всей тропосфере в количестве, вполне достаточном для облакообразования. Гигроскопические ядра конденсации, возникающие при естественных и искусственных процессах сгорания (лесные и торфяные пожары, индустриальная деятельность и пр.). Эти жидкие частички, являющиеся результатом конденсации в атмосфере дымов и газов, выбрасываемых в воздух при горении; они состоят в основном из серной кислоты (H₂SO₄), сульфата аммония [(NH4)₂SO4], азотистой кислоты (ΗΝO₂) и (NaCl)

Конденсация водяного пара в атмосфере

Конденсация водяного пара в атмосфере-переход водяного пара, содержащегося в воздухе, в жидкое состояние (капли). В расширенном значении термин «Конденсация водяного пара» применяется к переходу водяного пара как в жидкое, так и в твёрдое состояние. В метеорологии переход водяного пара в твёрдое состояние (кристаллы, снежинки) называется сублимацией, в отличие от физики, где под сублимацией понимают обратный процесс.

В атмосфере всегда имеется вода, которая может присутствовать одновременно в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Несмотря на то, что в нижних слоях атмосферы в каждом км³ воздуха содержатся сотни, а летом даже тысячи кг парообразной воды, Конденсация водяного пара в атмосфере возможна только в случае, если упругость пара е (или парциальное давление) превышает упругость насыщения Е. Е зависит главным образом от температуры, убывая с понижением последней, а также от наличия в воде растворённых примесей и от кривизны поверхности капель. Так, чем мельче капли воды, тем больше Е. Обычно в атмосфере е<Е, однако при определённых условиях воздушные массы могут охладиться настолько, что е превысит Е. Это происходит, например, когда температура воздуха понижается за счёт адиабатического расширения при его подъёме, а с ней понижается и Е (так возникает большая часть облаков), когда воздух охлаждается в результате контакта с более холодной земной поверхностью (так часто возникают туманы); когда вода испаряется с более тёплой земной поверхности, при этом упругость водяного пара е увеличивается до значений, превышающих Е (возникают так называемые туманы испарения).

Известно, что для Конденсация водяного пара в абсолютно чистом воздухе требуются огромные пересыщения. Однако в атмосфере всегда присутствуют пылинки, частички морской соли, продукты неполного сгорания и др., которые служат ядрами конденсации и благодаря которым Конденсация водяного пара происходит при самых незначительных пересыщениях (доли процента). При отрицательных температурах в облаках большую роль могут играть процессы непосредственной Конденсация водяного пара на облачных кристаллах. Для кристаллов Е существенно меньше, чем для переохлажденных капель при той же температуре, поэтому в смешанном облаке, состоящем из капель и кристаллов, происходит рост кристаллов и испарение капель. Конденсация водяного пара на самой земной поверхности и на наземных предметах приводит к образованию росы, инея, изморози и др.

Конденсация водяного пара, обеспечивая образование облаков и осадков, служит важным звеном влагооборота на земном шаре. Тепло, отбираемое у земной поверхности при испарении и выделяемое при Конденсация водяного пара, играет огромную роль в теплообмене между землёй и атмосферой.