Облака диффузия в атмосфере

В работах [25, 26] излагается теория испарения облака в атмосфере. В [25] рассматривается неподвижное облако, состоящее из одинаковых капелек, в [26]—облако, движущееся турбулентно вместе с окружающей атмосферой. Процессы переноса тепла, пара и капелек анализируются на основе теории конвективной диффузии примесей в атмосфере. Для учета испарения капель в уравнение конвективной диффузии добавляется член, представляющий убыль примеси (сток), обусловленную испарением, а в уравнение теплопередачи — член, представляющий убыль (сток) тепла, затраченного на испарение. В результате получена система нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, которую предлагается решать численными методами. [c.164]

Приведенное рассуждение в некоторой мере объясняет зависимость коэффициента обмена от размера объекта, обнаруженную экспериментально Ричардсоном, изучавшим турбулентную диффузию облаков в атмосфере [c.71]

Адсорбированная молекула может совершать блуждания по поверхности от одного адсорбционного центра к другому. Эти блуждания приводят к так называемой поверхностной диффузии. В трубке, диаметр которой меньше длины свободного пробега, молекулы газа не сталкиваются друг с другом. Блуждания возникают в результате столкновения этих молекул со стенками. При этом возникает так называемая капиллярная диффузия. Облако дыма распространяется в атмосфере из-за блужданий, вызываемых наличием в атмосфере вихрей (турбулентная диффузия). [c.262]

Оказалось возможным получить совершенно общую формулу, в которой учитываются как диффузия частиц в облаке, так и одновременно происходящее выпадение частиц из облака [109]. По этой формуле был рассчитан поток осаждающихся из облака частиц на уровне поверхности Земли и были построены кривые соответствующих зависимостей. Результаты были применены к исследованию дымовых облаков над трубами промышленных предприятий и к исследованиям загрязнений атмосферы при полете самолета исследовалась также кратковременная инжекция загрязнения в атмосферу (см. п. 7.4). [c.259]

Чтобы перейти от чисто качественных описаний к количественной теории турбулентного рассеяния в нижних слоях атмосферы, необходим соответствующий математический аппарат. Он должен оперировать с такими измеряемыми величинами, которые при известной метеорологической структуре нижней атмосферы давали бы возможность рассчитать концентрацию и другие свойства облака в любой точке. Вполне удовлетворительной теории турбулентной диффузии еще не создано, однако существует несколько приближенных теорий. [c.274]

Итак, были рассмотрены два представления о природе процессов диффузии в газах и жидкостях. А. Эйнштейн дал общее толкование любых диффузионных процессов. Оно охватывает как молекулярную диффузию в любых средах, так и многие другие диффузионные явления. Опыты, например, показали, что размывание облака газа, дыма и даже скопления детских воздушных шаров в атмосфере происходят с одинаковой скоростью. Это объясняется тем, что перемешивание в атмосфере происходит за счет вихрей, увлекающих как частицы дыма и молекулы, так и детские шары. Такая диффузия, вызванная перемешиванием среды, называется турбулентной. [c.156]

Значительные успехи в изучении крупномасштабной диффузии были достигнуты после введения в практику исследования метода меченых флуоресцентных частиц Высокая чувствительность метода достигается путем микроскопического подсчета отдельных частиц цинк-кадмий-сульфида при ультрафиолетовом освещении. По этому методу были проведены опыты в штате Нью-Мексико (см. главу 12) и в Австралии . Аналогичные методы в течение нескольких лет использовались на Британской военно-химической экспериментальной станции в Портоне в связи с метеорологическими исследованиями диффузии льдообразующих аэрозолей, применяемых для искусственного вызывания дождя. Работа, проведенная в Портоне частично касалась изучения горизонтального рассеяния аэрозолей, но основной ее целью было получение надежных данных о вертикальной диффузии. Отбор проб из облака, создаваемого линейным источником меченых частиц, производился приборами, укрепленными на канате привязного аэростата, что позволило получить данные о вертикальном распределении аэрозоля на расстоянии 80 км от источника . Полученные данные указывают на более или менее постоянную концентрацию (по высоте) в конвективных слоях атмосферы и довольно резкий спад у нижней границы высокого инверсионного слоя (в исследованном случае на высоте 1000 м). Кроме того, обнаружено, что в отсутствие конвекции, но без заметной стабилизации атмосферы у земной поверхности вертикальная диффузия может быть очень ап-абой. В двух опытах было установлено, что аэрозольное облако содержалось в основном в слое высотой 600 м над землей, хотя в одном из опытов аэрозоль выпускался на высоте 300 м. Такое медленное вертикальное рассеяние заслуживает тем большего внимания, что при экстраполяции данных по переносу аэрозолей на малые расстояния получилось бы облако высотой 3300 м. Во всяком случае, [c.288]

Процессы на электродах определяют выход вещества из пробы и, следовательно, концентрацию частиц в облаке разряда. Они представляют собой сложные физикохимические явления и сопровождаются окислением и изменением структуры поверхностного слоя электродов, диффузией и испарением атомов и соединений сквозь пленку окислов, химическим взаимодействием частиц друг с другом и газами атмосферы. Характер этих процессов весьма сильно зависит от типа разряда, состава и характера пробы (совокупности свойств основы, третьих компонентов и структуры, взаимодействия с окружающей средой). [c.165]

В самое последнее время некоторые авторы [ 3 обратили внимание на процессы диффузии из облака разряда в окружающую атмосферу. Концентрация атомов в плазме устанавливается такой, чтобы скорости поступления элемента в плазму и убывания его в плазме были равны. Среди процессов, ведущих к убыванию количества атомов в плазме при спокойном горении дуги, немалую роль играет диффузия. При увеличении скорости диффузии в окружающий газ равновесная концентрация элемента в плазме становится меньше. Опыты показали, что при разряде в водороде, диффузия в котором велика, интенсивность линий убывает. На основании проведенных опытов трудно еще оценить влияние процессов диффузии на интенсивность спектральных линий, но, по-видимому, их нужно принимать во внимание. [c.242]

Учет этого обстоятельства при решении уравнения диффузии может вызвать существенное перераспределение расчетной плотности осадка. Действительно, более интенсивная адсорбция аэрозоля из атмосферы подстилающей поверхностью приведет к увеличению плотности осадка вблизи источника и тем самым к более быстрому уменьшению числа частиц в дрейфующем облаке. Кроме того, в предельном случае р—>-оо, как следует из (2), q—уО при z—yZo, т. е. увеличение р приводит к смещению максимума концентрации в облаке на некоторую высоту z>Zo- [c.63]

Оказывается, что скорости распространения облаков газа, дыма или детских воздушных шаров в атмосфере одинаковы. Это объясняется тем, что блуждания, вызываемые вихрями в атмосфере, переносят все, что в ней находится. Такая диффузия носит название турбулентной. Движение па основе блужданий является некоторой противоположностью направленного механического движения. Конечно, описывать результаты блул<даний можно только статистически. Рассмотрим, например, блуждания частицы вдоль линии. Пусть из некоторой точких выходит группа блуждающих частиц. Очевидно, что они будут рассеиваться как некоторое облако в обе стороны. Для того чтобы количественно охарактеризовать это рассеяние, рассмотрим положение одной из точек после (и+1) блужданий или шагов. Если длина шага равна Л,то [c.187]

Мы видели, что при обычной температуре капельки даже малолетучих веществ обладают удивительно коротким временем жизни Однако эти расчеты до некоторой степени искусственны они относятся к изолированным капелькам, тогда как пространство внутри аэрозольного облака частично насыщено паром Теоретический анализ поведения такой системы преаставляет значительные труд ности и здесь рассматриваться не будет, но ясно, что при некоторых усаовиях частицы в облаке могут жить значительно дольще чем изолированные частицы Для монодисперсного аэрозоля состоя щего из равномерно расположенных капелек, испаряющихся в замкнутом пространстве с ненасыщенным первоначально воздухом время жизни зависит от концентрации частиц, и выще некоторого порогового значения концентрации частицы должны теоретически сохраняться неопределенно долго На практике явление усложняется коагуляцией и оседанием частиц и адсорбцией паров на стенках камеры в свободной же атмосфере аэрозольное облако разрежается не только вследствие диффузии пара и частиц изнутри облака и потерь за счет испарения на его границах но главным образом, из за перемещивания с ненасыщенным воздухом, вызванного турбулентной диффузией [c.106]

Предвидеть, как происходит рассеяние и расплывание дыма из труб промышленных предприятий в атмосфере, очень важно для того, чтобы не допускать загрязнения окружаюш ей среды. Распределение концентрации вредных газотвых загрязнений в облаке дыма из трубы можно найти, используя простую диффузионную формулу Сэттона [129]. Формула для скорости осаждения или выпадения твердых частиц из облака дыма за счет силы тяжести (без учета диффузии этих частиц) была получена в работе [129]. [c.258]

В 1958 г. в iP для создания натриевого облака в высших слоях атмосферы были использованы термитные смеси, содержащие металлический натрий. Фотометрические наблюдения за скоростью диффузии натриевого облака использовались для определения плотности атмосферы. [c.288]

В этой главе мы перейдем от индивидуальных частиц к аэрозольным облакам в целом, представляющим собой неустойчивые системы частиц, которые в процессе переноса по ветру рассеиваются турбулентными вихрями, выпадают на землю и вымываются дождем. Поведение аэрозольных облаков в свободной атмосфере сильно зависит от метеорологических факторов, подробное обсуждение которых выходит за рамки этой книги. Здесь мы попытаемся лишь указать на значение некоторых из этих факторов, отсылая читателя к Микрометеорологии Сеттона и к Атмосферной диффузии Паскуилла — исчерпывающему критическому обзору последних работ по атмосферной диффузии и распространению примесей от промышленных и других источников. [c.271]

Приведенные выше формулы применимы лишь к аэрозолям е настолько мелкими частицами, что можно пренебречь потерями за счет их осаждения. При наличии крупных частиц выпадение на землю может сильно уменьшить концентрацию аэрозоля. Частицы разных размеров, выпущенные с некоторой высоты к над землей, при ламинарном ветре осели бы на землю на расстояниях Ни1о по горизонтали (где и — скорость ветра, а V — скорость оседания частицы). Таким образом, частицы с малой скоростью оседания достигли бы земли лишь очень далеко от источника. В турбулентной атмосфере частицы переносятся к поверхности земли турбулентной диффузией и осаждаются на поверхности за счет,седиментации, инерционного осаждения, диффузии и, возможно, также под действием электрического поля Земли. Взаимодействие факторов, управляющих осаждением аэрозолей из атмосферы, весьма сложно и еще недостаточно изучено. Все же полезно оценить скорость осаждения хотя бы приблизительно, предполагая, что вертикальное распределение вещества в облаке не изменяется в прО цессе осаждения и что скорость выпадения (количество вещества, выпадающего на единице площади за секунду) в любой точке вдоль пути облака выражается произведением концентрации аэрозоля у самой земли % и скорости оседания частиц V. Используя метод, примененный при оценке осаждения взвешенных в воздухе спор и для расчета радиоактивных выпадений мы можем вычислить количество вещества, выпавшего из облака от непрерывного наземного точечного источника, заменив постоянную производительность источника Q величиной Р (д ). Последняя представляет [c.279]

Предпринято несколько попыток создать теорию, описывающую конвективную диффузию в атмосфере [40, 41, 42]. Ни одна из этих теорий не является вполне удовлетворительной для условий большой устойчивости или неустойчивости однако упрощенная теория Сеттона дает результаты, в основном соответствующие действительности для типичных условий. В формулы Сеттона можно ввести поправки, учитывающие оседание под действием силы тяжести [30, 43, 44]. Следуя Грегори и Чемберлину, можно вывести следующие формулы для учета сноса облака капелек. [c.66]

В статье рассматривается процесс рассеяния аэрозольного облака, выпускаемого линейным источником в приземной слой атмосферы. Аналитическим путем получено асимптотическое решение уравнения турбулентной диффузии при степенном росте скорости всгра и линейном росте коэффициента турбулентности с высотой для случая, когда поток аэрозоля на подстилающую поверхность отличается от гравитационного. Экспериментальные данные, полученные в проведенных методом материального баланса полевых опытах, находятся в удовлетворительном соответствии с результатами расчетов при условии полного поглощения аэрозоля подстилающей поверхностью. [c.196]

В трубке-, диаметр которой меньше длины свободного пробега, молекулы газа не сталкиваются другсдругом. Блуждания возни кают в результате столкновения этих молекул со стенками. Так возникает Tai Ha3biBae-мая капиллярная диффузия. Облако дыма распространяется в атмсфере из-за блужданий, вызываемых наличием в атмосфере вихрей (турбулентная диффузия). [c.264]

Анализ этого соотношения показывает, что для сохранения геометрических размеров облака - его длины (Х) и высоты (5) необходимо, чтобы с уменьшением скорости, вызванным торможением потока в загроможденном пространствен, происходило пропорциолнальное изменение коэффициента турбулентной диффузии. Как показал анализ численных данных эти условия в точности соблюдаются в рассматриваемых численных экспериментах. Скорость движения облака в свободной атмосфере характеризовалась величиной - 7-8 м/с, в загроможденном пространстве [c.90]

Для создания оперативных методик моделирования рассеяния тяжелых газов разумным представляется путь модификации стохастической траекторной модели переноса с целью учета эффектов плавучести. При этом каждая пробная точка или элементарное облако [9] получает свою плавучесть, которая вместе с гурбулентной диффузией определяет ее фаекторию. Такой подход позволяет в рамках единого алгоритма описать как начальную стадию, включающую любую нестационарную конвекцию при отличной от воздуха плотности вь броса так и дальнейшие Фазы распросфанения в атмосфере. [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология