Период полураспада группы «Хибина» - [100]

Что же такое аэрозоли? Чем характерен мир частиц, поместившийся между микрокосмосом и макрокосмосом? Песчинку величиною в десятые доли миллиметра человек способен заметить невооруженным глазом. Молекулу в пять миллионов раз меньшую он не увидит и через электронный микроскоп. А в этом колоссальном интервале укладываются размеры всех частиц, из которых состоят аэрозоли. Различают три вида аэрозолей:

1) Туманы — аэрозоли с жидкими частицами: природный туман, дождевое облако, туман, образующийся при распылении падающей воды. Частицы таких аэрозолей, как правило, шарообразны.

2) Пыли — аэрозоли с твердыми частицами, образующиеся при измельчении твердых тел и при переходе порошкообразных тел во взвешенное состояние под действием воздушных потоков, сотрясений и т. д. К ним относится угольная пыль, лёсс, цементный порошок и т. д. Под микроскопом пылинки выглядят как грубые обломки самой неправильной формы.

3) Дымы — аэрозоли также с твердыми частицами, но образованные не измельчением твердых тел, а конденсацией паров. И формы и размеры дымовых частиц многообразны. В отличие от пылинок, частицы дыма очень часто представляют собой рыхлые агрегаты, состоящие из большого числа частиц правильной кристаллической или шарообразной формы.

Как движутся аэрозоли? Одной из наиболее важных особенностей облаков, встречающихся в природе, промышленности и обыденной жизни, является то, что они, во всяком случае, в первый период своего существования, движутся как одно целое. Воздух омывает их, словно морская струя киль корабля. Это удивительное явление. Не всякий человек объяснит сразу, почему облака не продуваются насквозь, хотя главное, что составляет их объем, — это воздух или газ. Частицы занимают обычно лишь самую ничтожную долю объема. Например, в одном кубометре обыкновенных водяных облаков в среднем содержится только 1 грамм воды. Иначе говоря, суммарный объем частиц составляет всего одну миллионную долю полного объема облака.

Почему же воздух не проходит сквозь огромные «пустоты» между частицами? Объясняется это так называемыми гидродинамическими взаимодействиями между частицами. Двигаясь в одном направлении, частицы увлекают за собою окружающую среду и создают в ней течение, которое, с одной стороны, порождает сопротивление в облако внешнего воздуха, с другой — уменьшает сопротивление движению частиц. В результате первого фактора в объеме облака сохраняется та же газовая среда, что была в нем в момент образования. В результате второго фактора плотные частицы облака в своей массе движутся быстрее, чем двигались отдельные из них.

Трагедия на острове Мартиника объясняется довольно просто. Сперва подземное газовое давление и высокая температура вытолкнули из кратера облако раскаленного пепла. Оказавшись на поверхности земли, облако, обладая плотностью более высокой, чем плотность воздуха, быстро скатилось вниз на город. Не будь удивительного свойства — целостности облаков, наружный воздух быстро выдул бы газ между частицами, около каждой раскаленной пепелинки образовалась нагретая и, следовательно, менее плотная воздушная оболочка. И пылинки, как на воздушных шариках, поднялись бы и рассеялись, постепенно остывая.

Интересна одна особенность тяжелых оседающих облаков: верхняя их поверхность обычно бывает плоская. Это наблюдали как в лабораториях, так и на природных туманах. Объяснение тут простое: при плотности аэрозоля, превышающей плотность граничащей с ним среды, гидростатические силы противодействуют нарушению горизонтальности верхней границы. Аэрозоли в этом случае ведут себя как жидкости. Понятно, что стабилизация верхней границы будет наблюдаться только тогда, когда плотные частицы движутся как единое целое со средой, то есть при большей концентрации аэрозоля. Особенно устойчивыми оказываются поверхности аэрозолей, утяжеленные хлором, углекислотой и т. д. (Напоминаю, что радиозонд специального назначения был изготовлен из хлоропренового латекса). И вот рисуется удивительная картина: жидкость (плотные частицы) не вытекает из «решета» (газовый объем аэрозолей). Природа переносит жидкость в «решете», и та не выливается.

Вы познакомились с примерами деятельности, «жизни» облаков, но все что существует, рождается и умирает. Как же зарождаются и как исчезают облака?

Большинство существующих облаков не пропускает через себя воздух, обдувается им снаружи. Но есть и продуваемые облака. Обычно это явление сопутствует процессу рождения или процессу смерти аэрозолей. Вот порыв ветра скользнул по поверхности пустыни, и тот час же зашевелились, заволновались песчинки. Те, что покрупнее, покатились по поверхности; помельче — запрыгали и потянулись за порывом ветра; мельчайшие приподнялись и больше не легли обратно: воздушные потоки подхватили и понесли их над землею. Прыжки и перекатывания больших песчинок вызывают действие, напоминающее цепную ядерную реакцию. То, рикошетируя от слоя других песчинок и повторяя свой прыжок, то зарываясь в слой и передавая импульс другим частицам, которые начинают подскакивать или перекатываться в свой черед, песчинки дробятся дальше и дробят встречающиеся им, постепенно увеличивая количество аэрозольной пыли.