冷云的电荷积累的过程有哪几种?
当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃以上的高度后,云中就有了过冷 水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的 云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种:
(1)过冷水滴在霰粒上撞冻起电。 在云层中有许多水滴在温度低于0℃时也不会冻结,这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,就马上冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻。当发生撞冻时,过冷水滴外部立即冻成冰壳,但它的内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳高。 温度 的差异使得冻结的过冷水滴外部带上正电,内部带上负电。...全部
当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃以上的高度后,云中就有了过冷 水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的 云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种:
(1)过冷水滴在霰粒上撞冻起电。
在云层中有许多水滴在温度低于0℃时也不会冻结,这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,就马上冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻。当发生撞冻时,过冷水滴外部立即冻成冰壳,但它的内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳高。
温度 的差异使得冻结的过冷水滴外部带上正电,内部带上负电。当内部也发生冻 结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的冰屑,随气流飞到云层 上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并留在云层的中下部。
(2)冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电。霰粒是由冻结水滴组成的,成白色或 乳白色,结构比较松脆。由于经常有冷水滴与它撞冻并释放潜热,它的温度 一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-和H+),离子数随温 度升高而增多。
由于霰粒与冰晶接触部分存在着温度差,高温端的自由离子 必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时,带 正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧根离子则较慢。因此,在一 定时间内就出现了冷端氢离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正 的电极化。
当冰晶与霰粒接触后,又分离时,温度较高的霰粒就带上了负电,而温度较低的冰晶就带上了正电/在重力和上升气流的作用下,较轻的带正 电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霰粒则停留在云层的下部,因而 造成了冷云的上部带正电而下部带负电。
(3)水滴因含有稀薄盐分而起电。出了上述冷云的两种起电机制外,还 有人提出了由于大气中水滴含有稀薄盐分而产生起电机制。当云滴冻结时, 冰的晶格中可以容纳负的氯离子,却排斥正的钠离子。因此,水滴冻结的部 分带负电,而未冻结的部分带正电(水滴冻结时是从里向外进行的)。
由于水 滴冻结而成的霰粒在下落的过程中,摔掉表面还未来得及冻结的水分,形成 许多带正电的小云滴,而冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选 作用,电正点的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、 下部。
收起