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 >>>
Применение световода на уроках физики
Школьник понимает физический опыт только
тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если сам
делает прибор для эксперимента.
П.Л.Капица
Физический эксперимент... Постановка его на
уроке позволяет учителю не только подробно рассмотреть физические я ...
Новый подход к методам химической очистки призабойной зоны ствола скважины при заканчивании открытым стволом
В скважинах, где традиционные методы их
заканчивания непригодны по геолого-техническим и экономическим соображениям, в
последние годы все больше используются современные системы заканчивания скважин
открытым стволом. Проведенный авторами анализ применимости таких систем имеет
н ...
