Теория электродного эффекта применительно к приземному слою атмосферы
Классический электродный эффект.
Для исследования нетурбулентного приземного слоя, когда количество ядер конденсации в атмосфере сравнимо с числом аэроионов можно использовать стационарную модель классического электродного эффекта [1]. При этом предполагается, что подвижность образовавшихся тяжелых ионов на несколько порядков меньше, чем легких. Предполагается также стационарность ядер и их постоянная концентрация. В этом случае система уравнений имеет вид [1,2]:
Граничные условия:
;
;
. (8)
Турбулентный электродный эффект.
В турбулентном приземном слое на классический электродный эффект накладывается влияние турбулентной диффузии, определяемой метеорологическим режимом атмосферы. Система уравнений турбулентного электродного эффекта имеет вид [1,2]:
;
;
Граничные условия:
|
n1(z=z0)=n2(z=z0)=0; |
|
(9) |
Обсуждение результатов расчетов.
Численные решения систем (8) и (9) были проведены для следующих значений параметров:
;
;
;
. Значения Е0 изменялись от v100 до v500 В м-1, концентрации аэрозольных частиц N=108¸ 1010м-3. Функция ионообразования :
где первый член равен постоянной ионизации, создаваемой космическими лучами и g -излучением поверхности земли, второй отражает распределение ионизации, создаваемой радоном. Значения Q0 менялись от 4,8× 106 до 80× 106 м-3с-3.
Получены следующие результаты [1,2]. В свободном от аэрозоля приземном слое усиление электрического поля приводит к увеличению толщины электродного слоя. При этом электродный эффект Е/Еµ на высоте 1-2 м увеличивается на 40%, оставаясь во всем слое практически неизменным (Е0/Еµ » 2,3). Увеличение интенсивности ионообразования до Q0=80м-3с-1 приводит к появлению отрицательного объемного заряда у поверхности земли и реверсу электродного эффекта (Е0/Еµ » 1,3). Усиление электрического поля приводит к его исчезновению. Наличие аэрозольных частиц начинает оказывать влияние на электрические характеристики при концентрации N>5× 108 м-3, а при N~ 1010 м-3 электрическая структура определяется тяжелыми ионами. Математическая постановка задачи классического электродного эффекта позволяет обращать граничное условие для Е, то есть полученные результаты можно интерпретировать, считая Е заданным на верхней границе электродного слоя. Отсюда следует вывод об усилении электродным эффектом возмущений вне приземного слоя, причем это влияние нелинейно.
В случае турбулентного электродного эффекта отрицательный объемный заряд сохраняется при скорости ветра U£ 1мс-1, а масштаб его распределения увеличивается. Усиление электрического поля при турбулентной диффузии приводит к его исчезновению. При слабом турбулентном перемешивании (U~ 1мс-1) или сильном электрическом поле (Е=500 Вм-1) электродный эффект становится похож на классический.
Немного больше о технологиях >>>
Обобщенный принцип наименьшего действия
Введены
континуально многозначные функции, позволяющие адекватно описывать физические
задачи. Показано их отличие от разрывных функций. Сформулирована и решена
вариационная задача для функционалов с разрывным интегрантом, зависящих от
линейных интегральных операторов, действующ ...
Классификация изобретений и НТП
"Экономична мудрость бытия, все новое в
нем шьется из старья". В.Шекспир
В шестом веке до нашей эры в древнегреческой
колонии Сибарис — крупном по тем временам торговом центре, жители которого
славились любовью к роскоши, — существовал обычай, по которому повар,
пр ...
