Вторник, 23.04.2024, 19:44 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [782]
Жара [578]
Засуха [203]
Землетрясение [2239]
Извержение [1097]
Космос [402]
Лавина [142]
Мороз [313]
Наводнение,цунами [1117]
Оползень,провал [357]
Пожар [664]
Сель [43]
Снегопад [767]
Теория [2772]
Торнадо,ураган [1194]
Феномены [241]
Эпидемия [2459]

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

Последние новости

Ротавирус оказался наиболее распространенным возбудителем смертельной диареи у детей (4)

Обнаружили новый штамм коронавируса у пациента с 613-дневным ковидом (3)

Впервые смоделировано состояние мозга во время припадка эпилепсии (5)

Создана новая молекула для лечения коронавирусной инфекции (5)

Выявлены биомаркеры для ранней диагностики рассеянного склероза (9)

Потепление вод в Антарктике спровоцировало рост уровня моря в Атлантике (6)

Разработали новую технологию получения препарата для лечения онкозаболеваний (7)

Выявлены 95 регионов генома, связанные с посттравматическим синдромом (4)

Благодаря ИИ в течение пяти лет поймут многие болезни (3)

ИИ научился точно определять источник рака по клеткам метастаза (10)

Пандемия ковида значительно затормозила снижение глобального числа нетрудоспособных лет жизни (5)

Ковид заставил ВОЗ переименовать воздушно-капельный путь передачи инфекций (7)

Создано биоразлагаемое защитное покрытие для титановых имплантатов (21)

Искусственный интеллект научили выявлять сужение мозговых артерий (9)

Изобрели новый способ заживления обширных ран (9)

Лесные пожары ускорили фотосинтез в Арктике (10)

Скоро волны жары в сочетании с прибрежными наводнениями будут длиться в пять раз дольше (4)

Пандемия ковида удвоила число смертей от опиоидов в Канаде (14)

Заражение крови вызывает длительные сбои в выработке иммунных клеток (9)

Выявили мутации в 39 генах, связанные с развитием мужского бесплодия (9)

Создали жировые частицы для доставки антибиотиков внутрь бактерий (32)

Пассивное курение на 6-11% повышает риск развития мерцательной аритмии (22)

Аллергию может вызывать дисбаланс в организме (15)

Потепление на три градуса погубит кораллы Большого Барьерного рифа (19)

Сердечный приступ повышает риск рака (14)

Рост островов за время глобального потепления (16)

В самой северной точке Европы обнаружили быстрое потепление (16)

Физические нагрузки не опасны для носителей постковида (20)

Калифорния выбрасывает в воздух рекордно много "парниковых" фумигантов (28)

Искусственный интеллект научили быстрой диагностике дислексии у детей (32)

Выявлены мутации, повышающие вероятность развития ожирения в 3-6 раз (22)

Создали генетическую конструкцию с вирусной доставкой для разрушения опухоли (23)

Таяние снега может провоцировать приступы астмы и обострение экземы у людей (19)

Сочетание разных механизмов может увеличить эффективность лечения рака (19)

Физические нагрузки не опасны для носителей постковида (21)

Подавленный ВИЧ способствует утолщению стенок коронарных артерий (19)

Лекарство от диабета облегчило симптомы болезни Паркинсона (24)

Миробивир не ускорил выздоровление от ковида (26)

Глобальное потепление продолжает делать Россию мокрее (23)

Американец заразился птичьим гриппом от коров (29)

Создан новый класс антибиотиков, атакующих клеточные стенки бактерий (30)

Выявлены бактерии микрофлоры, защищающие организм от избытка холестерина (25)

Объяснили легкое течение омикрона (30)

Медики нашли новый способ вылечить аллергическую астму (26)

Создали первые в России очки-непроливайки для лечения глаз с глаукомой (42)

Большинство выживших после инсульта со временем получили депрессию (48)

Насколько важен пульс на самом деле (34)

Как люди боролись с туберкулезом (42)

Охлаждающее покрытие уменьшило ощущение жары на 1,5 градуса (27)

Выявлена связь между возбудимостью нервной системы и кишечной микрофлорой (26)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28356)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19254)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10198)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10075)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8464)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7012)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6455)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5524)

Остров ВИЗЕния (5227)

Англия: зима в начале мая (4985)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (4899)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (4876)

Гипотеза о СПИД (4731)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4727)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4605)

В Москву идет жара (4590)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4555)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4522)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4464)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4386)

Землетрясение в Армении (4378)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4364)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4357)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4354)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4304)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4303)

Йеллоустонский супервулкан (4293)

Семь новых природных чудес света (4285)

Самые большие и опасные вулканы мира (4272)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4246)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4201)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4156)

Власти борятся с наводнением на Бали (4122)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4022)

Самые удивительные природные феномены (3901)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (3878)

Изменение климата (3829)

Зимняя гроза на Кузбассе (3795)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3710)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3659)

Copyright Sergo © 2012-2024

Яндекс.Метрика