§ 4. Конденсация водяного пара

Вода — самое распространенное и единственное вещество пла­неты, которое может находиться в естественных условиях сразу в нескольких фазовых соединениях: газообразном, жидком и твер­дом.

Точка 0, при значениях которой наступает метастабильное равновесие между льдом, жидкостью и паром, называется тройной точкой, а линии АО — линией таяния, СО — кривой испарения, ВО — сумблимации и В'О — насыщения над переохлажденной во­дой. Исследования показывают, что в гомофазной среде (содер­жащей только атмосферные газы и водяной пар) переход из газо­образного в жидкое состояние (конденсация) молекул воды осуще­ствляется лишь при четырехкратном перенасыщении воздуха водяным паром. Следовательно, в реальной (гетерофазной) атмо­сфере конденсация водяного пара возможна при соблюдении двух условий: достижении состояния насыщения и наличия частиц, способных выполнять роль подложек для укрупняющихся комплек­сов молекул водяного пара. Эти частицы носят название ядер конденсации (сублимации).

Рис. І. Упругость насыщения водяного пара над водой СО, льдом ВО и пере охлажденной водой В'О

По своей природе ядра кон­денсации подразделяются на четыре группы: наземные (ча­стицы вулканической пыли, поч­вы, пыльца растений и пр.), промышленного происхождения (продукты горения, пары кис­лот, щелочей, солей и т. д.), частицы морской соли и неиз­вестные частицы (космические, продукты фотосинтеза и атмо­сферных химических реакций и пр.).

По размеру ядра конденса­ции подразделяются на ядра Айткена (К) '¹ см), метеороло- и гигантские ( > 10 ^дсм)

10 ³ см). Наиболее

гические (от 10~⁴ до 10 ~³ см) активными ядрами являются более крупные частицы, в первую очередь частицы морской соли, капли растворов кислот, щелочей и солей, а также твердые гигроскопические частицы. В 1 см³ возду­ха содержится огромное число частиц, способных выполнять роль ядер конденсации. Над промышленными городами средняя кон­центрация ядер составляет около 150 000 в 1 см³. Сельский воздух содержит таких частиц около 10 ООО, морской и горный — до 1000 единиц в 1 см³. Вот почему туманы в городах возникают чаще и бывают интенсивнее, чем в сельской местности.

С высотой концентрация ядер конденсации быстро падает и на высотах 10 км, например, составляет не более одного на 1 см³ (т. е. соответствует числу капель в облаках на этих высотах).