СПОСОБ ВЫЗЫВАНИЯ ОСАДКОВ Российский патент 1998 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к метеорологии, а именно к способам воздействия на метеорологические образования с целью создания искусственных осадков и может быть использовано в интересах сельского и городского хозяйства.

Известен способ создания искусственных осадков, заключающийся во ведении льдообразующих веществ иодистого серебра, иодистого свинца, сухого льда и др. в облачную среду, имеющую температуру ниже нуля по Цельсию. Данный способ принят за прототип.

Льдообразующие вещества в способе прототипе создают на себе или вблизи себя кристаллы воды, которые способны вырасти до размеров частиц осадков за счет разности давления пара над водой в жидкой или твердой фазах. При реализации способа прототипа льдообразующие вещества вводятся в переохлажденный облачный слой в виде крошки, дыма или в ином виде с помощью самолетов, ракет или артиллерии.

К недостаткам способа прототипа относятся:
Необходимость наличия облаков;
количество искусственных осадков, которое можно получить способом-прототипом ограничено массой воды, находящейся в атмосфере в виде жидких облачных капель, которая не превышает сотой части массы воды, находящейся в атмосфере в виде пара и атмосферного аэрозоля. При отсутствии облаков способ-прототип неприменим.

необходимость наличия облачного слоя с температурой ниже 0^oC.

Наличие облаков является необходимым, но не достаточным условием применимости способа-прототипа. Применение льдообразующих веществ возможно лишь при наличии переохлажденных жидких капель в облачном слое, т.е. при наличии жидкокапельных облачных слоев с температурой ниже 0^oC. Это требование дополнительно ограничивает количество искусственных осадков, которое можно получить способом-прототипом.

Указанные недостатки не позволяют использовать способ-прототип во многих случаях острой нехватки осадков, например в периоды засухи, несмотря на постоянное присутствие большого количества воды в атмосфере в виде пара и аэрозоля.

Целью изобретения является увеличение количества искусственных осадков.

Поставленная цель достигается тем, что искусственные осадки создают путем введения в атмосферу электрических зарядов. Новым в заявляемом способе является то, что вводимый в атмосферу заряд изменяют по знаку через интервалы времени в диапазоне 1•10^-2 2•10⁵ с.

Известно, что вода в атмосфере содержится:
в виде пара, т.е. в виде отдельных молекул;
в виде аэрозольных частиц размером 10^-7 10^-4 см;
в виде облачных частиц размером 10^-4 10^-1 см;
в виде частиц осадков капли или кристаллы размером более 10^-1 см.

Для создания искусственных осадков любым способом необходимо, как известно, преобразовать воду пара, аэрозольных или облачных частиц в частицы осадков. В отличие от способа-прототипа, в котором в осадки преобразуются только облачные частицы, составляющие лишь проценты от всей воды атмосферы, в заявляемом способе искусственные осадки создаются из всей воды атмосферы, включая пар и аэрозольные частицы. Для создания искусственных осадков заявляемым способом в атмосферу вводят ионы. Ион, как известно, попадая в атмосферу становится центром конденсации и образует аэрозольную частицу. Он может также быть захваченным уже существующей частицей аэрозоля. При образовании новой частицы ее размеры составляют 10^-7 10^-6 см. Со временем размеры частицы увеличиваются за счет конденсации пара, однако, как показывают известные теоретические расчеты роста за счет конденсации до размеров частиц осадков не происходит. Для этого требуется слишком много времени. Для преобразования аэрозольных частиц в частицы осадков в заявляемом способе искусственно ускоряют процесс слияния их в более крупные под действием электрических сил. Для этого в атмосферу последовательно вводят ионы одного знака, затем противоположного. В результате возникают аэрозольные частицы, заряженные зарядами противоположного знака. При случайном расположении двух аэрозольных частиц, заряженных противоположным знаком заряда, вблизи друг друга, под действием электрических сил ускоряется процесс слияния их в одну более крупную частицу. Новая более крупная частица заряжается путем захвата ионов при поляризации в его поле и таким образом создаются условия для ее слияния с другими частицами противоположно заряженными и более крупными. Таким образом последовательное введение электрического заряда в атмосферу в виде ионов разного знака приводит к ускоренному росту частиц аэрозоля до размеров частиц осадков.

Источником искусственных осадков в заявляемом способе в отличие от способа-прототипа является атмосферный пар и естественный аэрозоль.

При реализации заявляемого способа вводимый в атмосферу заряд изменяют по знаку через определенные интервалы времени. Минимальный интервал времени введения заряда одного знака определяется требованием пространственного разделения ионов противоположного знака, исключающего быструю рекомбинацию их вблизи места введения. По нашим данным этот интервал имеет значение 1•10^-2 с. Максимальное значение интервала времени введения заряда одного знака определяется из требования униполярного заряжения атмосферы в радиусе предполагаемого выпадения искусственных осадков.

Это значение составляет 2•10⁵ с.

Пример конкретного исполнения.

Заряд водился в атмосферу с наземного устройства типа "Элат" со скоростью 1,5•10^-3 Кл/с. Устройство работало в течение 8 ч. Интервалы времени введения заряда одного знака составляли 2 ч. Осадки выпали через 16 ч после начала работы в радиусе 50 км. в виде моросящих и ливневых процессов. Количество осадков местами достигало 47 мм.

Технико-экономическое преимущество заявляемого способа состоит в том, что он позволяет использовать для создания искусственных осадков атмосферную воду в виде пара и аэрозоля как в облаках, так и вне их и за счет этого во много раз увеличить количество искусственных осадков. Оно состоит также в том, что для создания искусственных осадков не требуется наличие облаков, что существенно расширяет возможности использования заявляемого способа.

Источники информации, принятые во внимание
Качурин Л. Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы Л. Гидрометеоиздат, 1978, 455 с.

\\\ Использование: сельскохозяйственная метеорология, в частности борьба с засухой. Сущность изобретения: в атмосферу подают электрические заряды одного, а затем другого знака и т.д. Знак заряда изменяется через 1•10^-2 - 2•10⁵ секунд. Это ускоряет процесс укрупнения частиц атмосферы до частиц осадков и вызывает дождь даже при отсутствии выраженной облачности.

Способ вызывания осадков, включающий введение в атмосферу электрических зарядов, отличающийся тем, что вводимый в атмосферу заряд изменяют по знаку через интервалы времени 1 • 10^- 2 2 • 10⁵ с.