Физическая химия атмосферы

                                                
                                                        ©Ерашов В.М.

                    Земная атмосфера – кухня погоды? А кто главный повар на этой кухне? Последние десятилетия ученые всего Мира все пристальнее и пристальнее присматриваются к взаимодействию галактических космических лучей (ГКЛ) и солнечных космических лучей (СКЛ). В работе [1] установлено, что при вспышках солнечной активности происходит форбуш  понижение, прозрачность атмосферы меняется процентов на 6, да к тому же в нижних слоях атмосферы значительно меняется распределение температурной зависимости от высоты. А так как температура атмосферы на определенной высоте зависит от количества поглощенных ГКЛ и СКЛ то  очень естественно предположить, что отклонение температуры атмосферы на какой-то высоте в положительную сторону свидетельствует об усиленном образовании ионов космическими и солнечными лучами, тогда как понижение температуры свидетельствует об обратном.  Всматриваясь в рис.5 работы [1] можно сказать, что  увеличение солнечной активности приводит в форбуш эффекту и понижению температуры атмосферы на высоте от 9 до 20 км. По нашему предположению в этой области при форбуш эффекте снижается и концентрация ионов, тогда как на высотах до 9 км все происходит наоборот.
 
     Несколько слов нужно сказать, как концентрация ионов в атмосфере влияет на  осадкообразование. Влага в атмосфере может до температуры -10 градусов находиться в переохлажденном состоянии. Без центров конденсации капельки влаги укрупняются крайне «неохотно». Наличие достаточного количества ионов (центров конденсации) может ускорять процесс выпадения осадков на несколько порядков. В этом утверждении  для ученых нет ничего нового, факт конденсации влаги на ионах известен  давно, на этом принципе работает камера Вильсона.
         А теперь выглянем во двор и посмотрим на погоду. Каждый человек еще с детства знает, что осадки с неба могут выпадать иногда в виде мелкой мглы, а иногда в виде ливня или града. Но мало кто задумывался, а от чего тот или иной вариант зависит?
       Наша версия:
Вариант первый.
При форбуш понижении концентрация ионов в нижних слоях атмосферы (на высотах до 9 км) возрастает, выше 9 км (цифра условная) понижается. Влага , находящаяся в восходящей части облака, за счет увеличенной концентрации ионов начинает конденсироваться еще не достигнув предельной температуры перенасыщения.  Рост капелек идет медленно, еще сильна тенденция испарения. Восходящий поток воздуха в это время тоже еще не набрал достаточную силу, он поднимается медленно. В этих условиях мелкие капли уносятся ввысь слабо, они способны выпадать. Таким образом, выпадают не очень интенсивные осадки, а главное в мелко дисперсном виде. Каждый ион присутствовавший в атмосфере вместе с осадками удаляется из атмосферы, унося с собой определенное количество влаги. Не трудно заметить, раз капли мелкие, КПД ионов низкое, они уносят за собой из атмосферы сравнительно мало влаги, на конденсацию всей влаги ионов не хватает. Оставшаяся часть влаги в восходящей части облака продолжает восхождение. Температура облака, за счет конденсации части влаги (у воды очень большая энергия конденсации) повышается, а плотность его понижается (тепловое расширение). Скорость восходящего потока резко возрастает. Теперь уже мелкие капли не способны преодолеть сопротивление восходящего потока, они потоком уносятся вверх, выпадение осадков временно прекращается. Только когда облако достигает больших высот и его температура падает за счет высотного градиента, капли, а вероятнее всего это уже льдинки, начинают укрупняться, достигают таких размеров, что и сильная восходящая сила потока им перестает быть помехой, они устремляются к земле и выпадают уже в виде ливня или града. Но их выпадение происходит уже совсем в другой местности, пока шло укрупнение капель (льдинок) тучу отнесло ветром на значительное расстояние. Нужно еще отметить, что первоначальная мгла не обязательно достигнет поверхности земли, по дороге к земле она способна испариться по новой, но от основной тучи она отстанет, и там обеднение ионами произойдет и в этом варианте.

Вариант второй.
В нижней атмосфере концентрация ионов пониженная,  восходящая часть тучи беспрепятственно поднимается на средние высоты. А там уже под влиянием двух факторов, низкой температуры и высокой концентрации ионов происходит формирование и выпадение осадков со средним размером капель.
Итого:
Солнечная активность, особенно на экваторе, способствует образованию высотных облаков, а следовательно и образованию ливней, как бы часть ионов сработала не эффективно, зато оставшаяся часть эту эффективность с лихвой окупила. В дни солнечной активности на экваторе выпадает увеличенное количество осадков, усиливается их неравномерности. Как правило, в эти дни тепловая атмосферная машина работает на «высоких оборотах», то есть с повышенной эффективностью. Воздушные возмущения от этой эффективности распространяются от экватора к тропикам, а потом и дальше к полюсам, вызывая погодные катаклизмы и аномалии по всей поверхности Земли.
 В период спокойного Солнца погода более менее нормализуется, погодных аномалий становится меньше, количество осадков в среднем по земле несколько сокращается, влага в атмосфере накапливается впрок, облачность на Земле растет. Хотим обратить внимание читателей на две детали, данные в работе [2]:
Цитата 1:
Но самое интересное для метеоролога — это происхождение осадков. Когда подсчитали количество влаги, испаряющейся в экваториальном поясе с поверхности океанов и суши, то оказалось, что оно не составляет и половины количества выпадающих здесь осадков. Значит, влага приносится к экватору извне. Источником ее являются пассаты северного и южного полушарий. На пути к экватору они собирают колоссальное количество влаги с необозримых просторов тропических океанов. По причинам, которые мы рассмотрим ниже, влага пассатов не может обратиться в мощные облака и выпасть в виде дождя, она почти вся переносится к экватору, где конвергируют пассаты, а насыщенный ею воздух устремляется вверх, и в нем образуются мощные кучево-дождевые облака.
Конец цитаты.
Эта цитата и свидетельствует о том, что влага в атмосфере может запасаться и выпадает очень не равномерно.
Цитата 2:
Специальный эксперимент по наблюдению за выпадающими из облаков ВЗК осадками, проведенный в Венесуэле в июне 1969 г. с привлечением данных густой сети метеорологических радаров и осадкомерных станций, показал, что ливневые штормы прошли 2, 7, 8, 10 и 22 июня, причем настоящий потоп был только 8 и 22 июня, а в остальные дни месяца дожди были умеренными или слабыми. В связи с наличием продолжительных периодов спокойной, безветренной погоды ВЗК получила еще одно название — „зона экваториального затишья". Следует отметить, что затишье в этой зоне гораздо чаще отмечается на океанах. Неслучайно феномен экваториального затишья был открыт именно моряками. На суше за счет хорошо развитой дневной конвекции атмосфера возмущена, или турбулизи-рована, больше, и послеполуденные грозы, при которых происходит усиление ветра, там явление обычное.

Конец цитаты.
Эта цитата тоже свидетельствует о неравномерности выпадения осадков на экваторе. Обратите внимание на еще одну деталь «настоящий потоп был только 8 и 22 июня».  Два потопа отстоят друг от друга на 14 дней.  С такой регулярностью траектория Луны проходит через экватор. А в работе [3] мы предположили, что приливные силы в атмосфере действуют по тому же механизму, что и активность Солнца. Поэтому 14 дней вряд ли простое совпадение, хотя этот вопрос требует дополнительного изучения. В этой работе не стоит главный механизм влияния атмосферных ионных колебаний на катаклизмы и погоду усложнять лишними деталями.
                          Главный вывод
Высотное распределение концентрации ионов в атмосфере сильно зависит от солнечной активности, в свою очередь это же распределение  через изменчивость условий осадкообразования формирует катаклизмы и погоду. При чем, энергия ионизации атмосферы космическими лучами через энергию конденсации влаги действует как регулятор процесса. Это энергия ионизации конденсацией влаги усиливается на несколько порядков. Тем самым устраняется основное противоречие физики атмосферы, как энергетически слабые Солнечно-Земные связи вызывают гигантские энергетические возмущения атмосферы.
                                   Первоисточники
1. Пудовкин М.И. «Влияние солнечной активности на состояние нижней атмосферы и погоду». Санкт-Петербургский государственный университет.
2. Гидрометцентр Росси «Под небом экватора»
3. Ерашов В.М. «Совместить не совместимое»
4. Г.Ф. Крымский «Космические лучи и погода»
                            6.02.2016г.


Рецензии