Суббота, 18.05.2024, 15:24 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [783]
Жара [581]
Засуха [203]
Землетрясение [2241]
Извержение [1097]
Космос [405]
Лавина [142]
Мороз [313]
Наводнение,цунами [1118]
Оползень,провал [357]
Пожар [665]
Сель [43]
Снегопад [767]
Теория [2811]
Торнадо,ураган [1195]
Феномены [241]
Эпидемия [2467]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Февраль 2022  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2022 » Февраль » 11 » Случайность зарядов в каплях ускорила формирование дождя
19:01
Случайность зарядов в каплях ускорила формирование дождя

Английские физики изучили влияние стохастичности избыточных зарядов в водяных каплях на их притяжение друг к другу. Моделирование показало, что дополнительное притяжение, вызванное такой случайностью, ускоряет укрупнение капель в облаке, необходимое для выпадения осадков. Обнаруженный механизм способен ускорить образование дождя в среднем на одну минуту. Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society A.

Атмосферное электричество ассоциируется в первую очередь с грозовыми разрядами как с самыми яркими феноменами. Однако в небе происходят и другие интересные электрические процессы. Например, водяные капли, из которых состоят облака и туманы, могут приобретать небольшой электрический заряд за счет столкновений с ионами, образующимися в атмосфере под действием космического ионизирующего излучения. Влияние заряда на поведение капель, например, на их агломерацию с последующим выпадением в виде теплого дождя, может быть довольно сложным. Чтобы понимать такие явления, нужны хорошие модели взаимодействия.

Их можно строить в рамках классической электростатики, однако задача усложняется тем, что капли воды недостаточно представлять в виде заряженных диэлектрических сфер. Причина этого в том, что облачные капли всегда содержат внутри себя некоторое количество растворенного вещества, что дает им ненулевую проводимость. В условиях, когда заряды могут перемещаться по капле, их распределение в присутствии второй капли становится довольно сложным. Аналитическое выражение для результата этого процесса было получено только недавно, но лишь в приближении неизменного заряда сфер, хотя в реальных облаках это условие нарушается из-за постоянной диффузии ионов.

Мартен Амбаум (Maarten Ambaum) из Университета Рединга со своими английскими коллегами попытались учесть случайность процесса диффузии ионов в водяные капли на их взаимодействие. Они выяснили, что это приводит к дополнительному приближению между каплями. Авторы численно исследовали то, как этот факт влияет на скорость образования дождя.

Для задач электростатики, которые можно решать аналитически, характерна высокая степень симметрии. Например, поле, которая создает заряженная проводящая сфера, обладает сферической симметрией и за ее пределами может быть представлено полем точечного заряда. Если мы рассматриваем влияние двух таких сфер друг на друга, симметрия становится цилиндрической. При этом сферы индуцируют друг в друге дополнительные разделенные заряды. Их можно представить в виде диполя, один заряд которого добавляется к полному заряду сферы, а второй — смещается в сторону соседней сферы. Вычисление количества новых зарядов и величины их смещения можно провести итерационным методом, стартуя с точечных зарядов и вычисляя на каждом индукцию от предыдущей конфигурации с помощью метода изображений.

Однако уже первый шаг этой итерации дает наибольший вклад в силу, с которой взаимодействуют сферы. Авторы воспользовались этим фактом и записали для нее выражение, которое, помимо закона кулона для точечных зарядов, равных изначальным зарядам сфер, содержало члены, пропорциональные их квадратам. И если знак кулоновской силы (то есть притяжение либо отталкивание) зависит от одноименности или разноименности этих зарядов, то поправки на индуцированность всегда дают притяжение.

На следующем шаге физики наделили оба заряда стохастическими свойствами с соответствующими средними и среднеквадратическими отклонениями. Оказалось, что это еще больше увеличивает притяжение. Более того, стохастическое притяжение не равно нулю для нейтральных в среднем сфер, а его убывание описывается законом пятой степени от расстояния, что на степень сильнее, чем взаимодействие Ван-дер-Ваальса. Впоследствии авторы установили связь зарядовых среднеквадратических отклонений, которые будут возникать для сферических капель в равновесной ионизованной атмосфере, с температурой и радиусом сфер.

Авторы решили встроить эти взаимодействия в существующие модели образования теплого дождя, то есть процесса слияния легких капель в тяжелые, для которых сила гравитации сильнее, чем сопротивление воздуха. Они выяснили, что случайность заряда дает увеличение вероятности столкновения капель до пяти процентов для некоторого класса пар. Физики использовали эту модификацию для симуляции образования дождя из плотного кучевого облака морского типа с начальным содержанием жидкой воды 2 грамма на кубический метр и средним радиусом капли 10 микрометров.

В результате моделирования они обнаружили, что дополнительное притяжение действительно ускоряет динамику образования дождя в среднем на одну минуту. Этот эффект не очень большой, учитывая, что весь процесс длился около 15 минут. Тем не менее, авторы предполагают, что вариацию зарядов в облаках можно было бы искусственно увеличить с помощью дронов, самолетов или даже высоких башен. В перспективе это может принести пользу в засушливых пустынных регионах.

Несмотря на то, что человечество пытается понять, как образуется и идет дождь все время своего существования, в этом вопросе еще немало белых пятен. Сравнительно недавно физики вскрыли еще один механизм, ответственный за формирование новых облаков из-за падающих капель дождя или града.

https://nplus1.ru/news/2022/02/10/enhance-rain-formation

Категория: Дождь,гроза,град | Просмотров: 254 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Создан оптимальный вирус для доставки генной терапии в клетки мозга (3)

Создан препарат для персонализированной терапии опухолей (4)

Разработали методику быстрого выявления тяжелых форм инсультов (3)

За счет чего пение помогает восстановить речь после инсульта (4)

Экспериментальное лечение избавило пациента от четвертой стадии рака мозга (3)

Мужчины сильнее женщин пострадали от осложнений диабета (2)

На Солнце произошла вспышка рекордной интенсивности в текущем цикле активности (4)

Жара ежегодно уносила жизни 150 тыс. человек в последние 30 лет (2)

Лето 2023 года в Северном полушарии было самым жарким за 2 тыс. лет (4)

Кесарево сечение более чем вдвое снижает эффективность вакцин от кори (16)

Создана молекула для надежного выявления случаев заражения вирусом Зика (9)

Нейрофизиологи усомнились в ускоренной очистке мозга от токсинов во время сна (8)

В Испании впервые в мире выявили десятки случаев крысиного гепатита у людей (9)

На Земле разразилась мощнейшая за 20 лет магнитная буря (19)

Как изменится уровень Мирового океана (19)

Мощные снегопады усилили землетрясения (21)

Отзыв британской вакцины не является аргументом против прививок (20)

Сочетание каннабиса и табака при беременности вчетверо повысило младенческую смертность (12)

Покрытия для имплантов показали высокие антибактериальные свойства (25)

Разработали универсальную вакцину от коронавирусов на базе наноконтейнеров (12)

Разработали метод определения антител для создания вакцин (17)

Генная терапия улучшила зрение 80% пациентов с болезнью сетчатки (19)

Созданы наночастицы, способные уничтожать метастазы внутри мозга (14)

Анорексичные девушки оказались более не удовлетворены своей фигурой (13)

Сравнили риск развития рака у детей «из пробирки» и зачатых естественным путем (16)

Растительная диета снизила риск прогрессирования рака простаты (13)

В моче молодых вейперов обнаружили высокие уровни свинца и урана (10)

Найден способ смягчить последствия операций на щитовидке для голоса (18)

Разработали крахмал, который могут употреблять диабетики (17)

Протезирование клапана аорты через катетер на 52% снижает риск инсульта (17)

Возбудитель малярии ускоряет старение иммунных клеток крови (19)

Женщины чаще болеют деменцией, а мужчины - ишемией сердца (20)

В Англии обнаружили свидетельства передачи проказы между белками и людьми (18)

Пассивное курение во время беременности ускоряет клеточное старение зародыша (16)

Механизмы развития ишемии сердца уточнили для совершенствования методов лечения (21)

Частота вспышек класса X на Солнце выросла на 60% за последние пять лет (17)

Половина пациентов умерла в течение десять лет после фибрилляции предсердий (22)

Летняя жара в Европе усилится из-за очищения воздуха (21)

Подкожные антитела защитили детей от малярии с 77% эффективностью (17)

Физики на шаг приблизились к пониманию молний (25)

Найден способ смягчить последствия операций на щитовидке для голоса (21)

ИИ научился предсказывать землетрясения с точностью до часов (24)

Чем опасен храп и как его лечить (26)

Прививки от ковида не повысили риск развития судорог (25)

Выявлена редкая мутация, приводящая к карликовости (20)

Вакцинация спасла 154 миллиона жизней за 50 лет (17)

Лесные пожары в Сибири могут понизить температуры в Евразии (17)

Лечение женщиной-врачом повысило шансы на выживание (30)

Торнадо бушует в трех штатах США (21)

Люди с определенным типом фигуры больше склонны к раку кишечника (24)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28377)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19278)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10219)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10106)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8494)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7038)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6484)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5543)

Остров ВИЗЕния (5250)

Англия: зима в начале мая (5010)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (4917)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (4905)

Гипотеза о СПИД (4754)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4747)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4627)

В Москву идет жара (4615)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4577)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4547)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4487)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4413)

Землетрясение в Армении (4403)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4392)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4386)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4380)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4328)

Йеллоустонский супервулкан (4323)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4320)

Семь новых природных чудес света (4306)

Самые большие и опасные вулканы мира (4303)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4270)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4233)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4178)

Власти борятся с наводнением на Бали (4147)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4053)

Самые удивительные природные феномены (3929)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (3905)

Изменение климата (3846)

Зимняя гроза на Кузбассе (3821)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3732)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3693)

Copyright Sergo © 2012-2024

Яндекс.Метрика