Том 28, номер 12, статья № 3

Аннотация:

Описаны результаты наблюдения образования аэрозольных частиц и капель в бинарных смесях насыщенного водяного пара с воздухом и молекулярными газами в процессе квазиадиабатического спада давления смеси от атмосферного до 100 мбар. Кинетика генерации аэрозоля и капель исследована в отсутствие и при воздействии монокинетического пучка электронов на газовую смесь c пересыщенным водяным паром, который получался в процессе контролируемого сброса давления приготовленной газовой смеси в сферической камере диаметром 1,4 м в вакуумизированный резервуар объемом ~ 40 м³. Кинетика образования аэрозольных частиц и капель регистрировалась методом малоуглового рассеяния лазерного луча (капли) и с помощью аэрозольного спектрометра (частицы). Результаты экспериментов демонстрируют существенную зависимость аэрозоля и каплеобразования от воздействия ионизирующего излучения.
Проведенное 3D компьютерное моделирование процесса конденсации пересыщенного водяного пара на ионах методами решеточных уравнений Больцмана и молекулярной динамики качественно описывает полученные экспериментальные результаты.

Ключевые слова:

атмосфера, облака, молекулы, аэрозоль, капля, фазовый переход, ионизирующее излучение, компьютерное моделирование

Список литературы:

1. Ney E.P. Cosmic radiation and the weather // Nature (Gr. Brit.). 1959. V. 183. P. 451–452.
2. Marsh N., Svensmark H. Cosmic Rays, Clouds and Climate // Space Sci. Rev. 2000. V. 94, N 1–2. P. 215–230.
3. Andreas M., Enghoff B., Svensmark H. The role of atmospheric ions in aerosol nucleation: A review // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8, N 16. P. 4911–4923.
4. Крымский Г.Ф. Космические лучи и погода // Наука и техника в Якутии. 2005. № 1(8). С. 3–6.
5. Вильсон Д.Ж. Камера Вильсона. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1954. 152 с.
6. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы / Пер. с нем. М.: Наука, 1986. 208 с.
7. Крымский Г.Ф., Колосов В.В., Ростов А.П., Тырышкин И.С. Установка для исследования нуклеации водяных паров в искусственной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 9. С. 820–825.
8. Крымский Г.Ф., Колосов В.В., Тырышкин И.С. Конденсация пара в присутствии ионизирующих воздействий // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 9. С. 826–829.
9. Пономарев Ю.Н., Климкин А.В., Козлов А.С., Колосов В.В., Крымский Г.Ф., Куряк А.Н., Малышкин С.Б., Петров А.К. Исследования конденсации пересыщенного водяного пара при ионизации атмосферы и сопутствующего характеристического ИК-излучения // Солнечно-земная физ. 2012. Вып. 21. С. 58–61.
10. Tarasenko V.F., Yakovlenko S.I., Orlovskii V.M., Tkachev A.N., Shunailov S.A. Production of powerful electron beams in dense gases // J. Experim. Theor. Phys. Lett. 2003. V. 77, N 11. P. 611–615.
11. Das Gupta N.N., Ghosh S.K. Wilson chamber and its application to physics // Rev. Mod. Phys. 1946. V. 18, N 2. P. 225–365.
12. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. М.: Химия, 1972. 304 с.
13. Kolafa J. Time-reversible always stable predictor-corrector method for molecular dynamics of polarizable molecules // J. Comput. Chem. 2003. V. 25, N 3. P. 335–342.
14. Chen S., Doolen G.D. Lattice Boltzmann method for fluid flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 1998. V. 30. P. 329–364.
15. Shan X., Chen H. Lattice Boltzmann model for simulating flows with multiple phases and components // Phys. Rev. E. 1993. V. 47, N 3. P. 1815–1819.
16. Kupershtokh A.L., Medvedev D.A., Karpov D.I. On equations of state in a lattice Boltzmann method // Comput.  Math.  Appl.  2009.  V. 58,  N 5.  P. 965–974.
17. Куперштох А.Л., Медведев Д.А., Грибанов И.И. Моделирование тепломассопереноса в среде с фазовыми переходами методом решеточных уравнений Больцмана // Вычислительные методы и программирование. 2014. Т. 15, № 2. С. 317–328.