Суббота, 27.07.2024, 08:54 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [783]
Жара [596]
Засуха [206]
Землетрясение [2243]
Извержение [1098]
Космос [406]
Лавина [142]
Мороз [313]
Наводнение,цунами [1119]
Оползень,провал [357]
Пожар [671]
Сель [43]
Снегопад [767]
Теория [2878]
Торнадо,ураган [1197]
Феномены [241]
Эпидемия [2478]

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: 269 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Экстремальная жара может фиксироваться в Крыму этим летом чаще (34)

Волны жары втрое сильнее повышают смертность в мегаполисах, чем в деревнях (25)

Cоздана система ИИ, способная точно выявлять аутизм по ЭЭГ (37)

Замедление течений в Мировом океане ускорит накопление СО2 в атмосфере (22)

Выявлены бактерии микрофлоры, повышающие риск смерти после трансплантации (31)

Раскрыта связь между аэрозолями в воздухе и вероятностью развития ДЦП (28)

Прием семаглутида снижает риск развития 10 форм рака (30)

Неврологи обнаружили необычную причину мигрени (26)

Изменение климата поставило под угрозу рыболовство в северных озерах (23)

Избыточный вес повысил риск госпитализации (31)

Заболеваемость раком влагалища выросла по всему миру (22)

Как пережить жару летом (19)

Раскрыт механизм развития болезни Альцгеймера у женщин с мутацией APOE4 (21)

Ледники Австрии могут полностью растаять до 2070 года (19)

Площадь ледников Аляски сокращается в пять раз быстрее (25)

Лесные пожары в бассейне Амазонки привели к экстремальным осадкам (25)

Пожары в Арктике насыщают пойменные экосистемы питательными веществами (20)

Разработана система зарядных башен в лесах для пожарных беспилотников (16)

На полуострове Рейкьянес возникнет несколько новых проявлений вулканической активности (20)

Прием омеги-3 может вызвать опасные сбои сердечного ритма (30)

Частота крупных лесных и степных пожаров удвоилась за последние 20 лет (31)

Прием семаглутида снижает остроту тяжелых форм сердечной недостаточности (31)

Бариатрические операции на 37% снижают риск смерти диабетиков с апноэ (30)

О каких болезнях могут говорить изменения в привычном графике сна (30)

Землетрясение перестроило самую крупную дельту в мире 2500 лет назад (33)

Создан аудиостимулятор альфа-ритмов головного мозга (36)

Разработали метод ранней диагностики болезни Альцгеймера (42)

Разрушительную силу землетрясение в Ното объяснили наложением волн (29)

Создана нейросеть, способная заблаговременно выявлять болезнь Паркинсона (34)

Жара заставила политиков говорить попроще (30)

Волны жары и холода повлияли на миелинизацию головного мозга детей (27)

Размер груди повлиял на потливость (28)

Американки стали в два раза чаще страдать от хронической гипертонии (22)

Выявлено 19 биомаркеров микрофлоры, связанных с нейродегенеративными болезнями (27)

Хронические болезни сердца на 19% повышают риск развития постковида (24)

Развитие агрессивных форм рака поджелудочной железы связали с геном MED12 (17)

Для лечения синдрома мышечной скованности впервые применили CAR-T терапию (22)

Создана нейросеть, выявляющую ранние формы рака прямой и толстой кишки (24)

Вакцинация от ковида снизила риск кесарева сечения (20)

Создана таргетная молекула для лечения рака молочной железы (24)

Загрязнение воздуха стало причиной преждевременной смерти 135 млн человек (35)

В Крыму не прогнозируют засухи (27)

Потепление грунтовых вод мира оценили в 0,3 градуса Цельсия (24)

У людей с психозами нашли в крови ДНК бартонелл (30)

Болезнь Хантингтона поражает не только нейроны, но и сосуды мозга (33)

Гастропластика сильнее снижает смертность диабетиков, чем аналоги семаглутида (54)

Тропосферный озон за три года убил в Европе 114 тысяч человек (33)

Соль повысила риск развития атопического дерматита (33)

Более ста детей пострадало из-за вспышки коклюша в Италии (45)

Вакцинация от ковида не повысила риск неблагоприятных исходов беременности (29)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28433)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19332)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10279)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10172)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8553)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7101)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6555)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5595)

Остров ВИЗЕния (5306)

Англия: зима в начале мая (5068)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (4979)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (4972)

Гипотеза о СПИД (4806)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4789)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4698)

В Москву идет жара (4668)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4631)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4600)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4535)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4481)

Землетрясение в Армении (4449)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4448)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4446)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4441)

Семь новых природных чудес света (4395)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4395)

Йеллоустонский супервулкан (4385)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4375)

Самые большие и опасные вулканы мира (4369)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4343)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4297)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4228)

Власти борятся с наводнением на Бали (4201)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4104)

Самые удивительные природные феномены (4010)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (3959)

Изменение климата (3901)

Зимняя гроза на Кузбассе (3891)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3788)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3781)

Copyright Sergo © 2012-2024

Яндекс.Метрика