Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ОБ ОДНОМ МЕХАНИЗМЕ ВЛИЯНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ НА ПРОЦЕСС ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ

Баззаев С. А., Никитенкова Е. В., Чукин В. В.
Капли воды в переохлажденном состоянии пред­ставляют собой систему, находящуюся в квазиравно­весном состоянии. Для осуществления перехода из жидкого состояния в кристаллическое, необходимо образование ледяного ядра в капле, чтобы система смогла преодолеть существующий потенциальный барьер. Существуют два механизма образования ле­дяных ядер: гомогенный и гетерогенный. При гомо­генном механизме ледяные ядра образуются непо­средственно из молекул воды, образующих кластеры со структурой, аналогичной структуре льда. Спонтан­ное образование кластеров становится заметным только при очень низких температурах (ниже -35 °С). При гетерогенном механизме происходит образование ледяных ядер на поверхности частиц примеси, акти­визирующихся внутри капли или попадающих в ка­плю из окружающей среды.

В данной работе предполагается существование гомогенного механизма замерзания переохлажденных капель в результате появления ионов в каплях под действием частиц космических лучей. Действительно, образование ледяных ядер на ионах энергетически выгоднее, чем спонтанное образование в результате флуктуаций параметров системы. Замерзание переох­лажденных капель под действием частиц космических лучей не зависит от температуры, а зависит только от интенсивности потока частиц, размера капель и вре­мени пребывания капли в переохлажденном состоя­нии. Поскольку вероятность гомогенного замерзания в результате попадания частицы космических лучей пропорциональна площади поперечного сечения ка­пли, а вероятность замерзания гетерогенным путем пропорциональна объему капли, то, как показали рас­четы, при температуре ‑15 °С капли с радиусом менее 10 мкм будут преимущественно замерзать под дейст­вием космических лучей, а капли более 30 мкм пре­имущественно в результате гетерогенного механизма. Таким образом, частицы космических лучей оказы­вают наиболее сильное влияние на замерзание отно­сительно мелких капель переохлажденной воды.

Условия диффузионного роста капель воды и кристаллов льда существенно различаются. Так как равновесная концентрация молекул водяного пара над поверхностью воды больше, чем над поверхностью льда, то при одинаковых условиях кристаллы льда растут намного быстрее, чем капли воды. В облаках могут существовать условия, когда концентрация мо­лекул водяного пара меньше равновесной концентра­ции над поверхностью воды, но больше равновесной концентрации над поверхностью льда. В этом случае наблюдается быстрый рост кристаллов льда за счет молекул, испаряющихся с поверхности капель (пере­гонка водяного пара с капель воды на кристаллы льда). Таким образом, появление кристаллов льда в результате замерзания переохлажденных капель воды приводит к быстрому увеличению скорости диффузи­онного роста массы облачных частиц.

Известно, что интенсивность галактических кос­мических лучей (ГКЛ) сильно зависит от состояния межпланетного магнитного поля. В годы максимума солнечной активности появляются сильные неодно­родности межпланетного магнитного поля, которые рассеивают заряженные частицы ГКЛ, в результате чего, интенсивность ГКЛ достигающих Земли умень­шается. И, наоборот, в годы минимума солнечной активности, межпланетное магнитное поле относи­тельно однородно, и у Земли наблюдается более вы­сокая интенсивность ГКЛ.

Следовательно, в периоды высокой интенсивно­сти ГКЛ (годы минимума солнечной активности) су­ществуют наиболее благоприятные условия формиро­вания кристаллов льда в облаках и, как следствие, выпадения осадков. Анализ среднесуточных данных о количестве осадков и данных об интенсивности ГКЛ показал, что между интенсивностью ГКЛ и количест­вом осадков выше 20 мм за сутки существует прямая зависимость. Согласно изложенному выше меха­низму, влияние ГКЛ заключается в усилении процес­сов образования облаков и осадков.

Таким образом, в работе рассмотрен один меха­низм солнечно-земных связей, осуществляющийся по цепочке: солнечная активность - межпланетное поле - интенсивность галактических космических лучей - фазовое состояние переохлажденных обла­ков - осадки.


Библиографическая ссылка

Баззаев С. А., Никитенкова Е. В., Чукин В. В. ОБ ОДНОМ МЕХАНИЗМЕ ВЛИЯНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ НА ПРОЦЕСС ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 4. – С. 45-46;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5400 (дата обращения: 26.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074