СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ Российский патент 1998 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к способам для изменения атмосферных условий и может быть использовано для регулирования облачности и осадковых процессов.

Изобретением решается задача упрощения регулирования осадковых процессов: создания возможности вызывания, регулирование и полное прекращение как искусственно созданных, так и природных, снижения затрат на осуществление этих операций.

Известен ряд способов воздействия на атмосферные явления с целью интенсификации образования облачности, путем создания дополнительных центров и условий для коагуляции капель атмосферной влаги.

Известен способ образования и вызывания дождя, включающий распыление воды в атмосфере на высоте, не превышающей высоту ее неустойчивого слоя, при этом воду для распыления предварительно поляризуют, затем отрицательно заряженную воду охлаждают до наибольшей плотности, распыление ведут при наиболее низкой температуре для использования точки росы или при наибольших концентрациях примесей химических загрязнений в атмосфере (патент РФ N 2017399, кл. A 01 G 15/00, 15.08.94, БИ N 15). В зоне распыления воды возникает область пониженного давления, а в области встречи с нисходящим потоком образуется область повышенного давления. Под влиянием разницы давлений между этими областями может возникнуть компенсационный восходящий поток воздуха.

Этот способ позволяет только вызывать осадки и не обеспечивает рассеивания облаков с целью предотвращения нежелательных осадков. Кроме того, этот способ трудоемок, требует использования летательных аппаратов, устройств для распыления и подготовки большого количества воды.

Известен способ активного воздействия на атмосферу для образования облачности, включающий введение в нее летательного аппарата отрицательно заряженных частиц пористого материала, пропитанного хладагентом (а.с. СССР N 1780643, кл. A 01 N 15/00, 15.12.92, БИ N 46).

Известно рассеивание облаков с целью предотвращения нежелательных осадков, града противоградовыми ракетными установками, пусковыми установками для снарядов с льдообразующими реагентами (а. с. СССР N 1748736, кл. A 01 G 15/00, 23.07.92, БИ N 37; патент РФ N 2010494, кл. A 01 G 15/00, 15.04.94, БИ N 7). Эти способы являются сложными, дорогостоящими, небезопасными и могут использоваться только в экстренных случаях и на малых площадях. Воздействие на жидкокапельную переохлажденную часть мощнокучевой облачности кристаллизующими веществами в некоторых случаях предотвращает выпадение града, а в некоторых стимулирует развитие облачности. Силовые воздействия на облаке не дают ожидаемых результатов, успех зависит от опыта и интуиции специалистов. Электрозаряженность вводимых компонентов не обеспечивает требуемого эффекта из-за активной самопроизвольной нейтрализации частиц (Бартиашвили Г. С. Физика облаков и осадков. М.: АН СССР, 1961, т.11/5, с. 146, Залиханов М.Ч., Лосев К.С. И град, и снен, и горы. Л.: Гидрометеоиздат, 1971).

Более близким аналогом изобретения является способ изменения состояния атмосферы (патент Германии N 413165, кл. A 01 G 15/00, 1925), включающий подачу в атмосферу с высокой влажностью или в облако двух разноименно заряженных ионов потоков.

Способ имеет следующие недостатки.

1. Использование летательных аппаратов.

2. Внесение в одноименно или разноименно заряженное облако разноименно заряженных потоков, ионов, что приведет к усилению электрического потенциала одной части облака (облачности) и ослаблению другой ее части. Вероятность выпадения осадков в этом случае снизится.

3. Регулирование степени ионизации потоков ионов не предусмотрена.

Целью изобретения является снижение затрат на осуществление способа воздействия на атмосферу, создание возможности при этом как вызывать искусственно осадки, так и предотвращать создание природой.

Цель достигается следующим.

1. Способом воздействия на атмосферу, включающим введение в атмосферу двух разноименно заряженных систем ионизированных частиц, отличающимся тем, что систему ионизированных частиц вводят в атмосферу в виде потоков с регулируемой степенью их ионизации.

2. Способом, отличающимся тем, что в качестве ионизированных частиц используют частицы паров жидкостей, газов, в том числе и выходящих из недр Земли.

Возможность практического осуществления предлагаемого способа с использованием полной совокупности заявляемых признаков подтверждается примерами конкретного их выполнения.

Пример. Воздействие на атмосферу путем искусственно созданных разноименно заряженных ионизированных потоков.

На чертеже представлена принципиальная схема термической печи (одного из способов получения искусственным путем разноименно заряженных ионов), откуда разнозаряженные потоки ионов направляются в атмосферу. Приводится и ориентировочный расчет ожидаемого количества, способного выпасть в виде осадков (дождя), влаги.

Схема состоит из следующих частей:
1 - термической печи (1) с обогревателем (2),
2 - устройства, предназначенного для разделения ионов на разноименно заряженные потоки (3);
4 - ионопроводов (4);
5 - форсунки (5).

Способ осуществляется следующим образом.

Через форсунку подается жидкость, например соляная кислота (H⁺Cl^-) с энергией диссоциации E = 430 кДж/моль.

Расчет мощности печи и температуры в ней исчисляется из ежесекундной диссоциации кислоты со скоростью 1 г/с.

В данном случае мощность печи должна составлять примерно 12 кВт.

Расчет необходимой температуры в печи ведется по формуле энергии излучения Стефана-Больцмана на 1 м²

где E = 430 кДж/моль, σ=5,76•10^-8 Дж/м²к⁴ - постоянная.

Температура в печи должна соответствовать 680K.

Известно, что при ливневых дождях капли вырастают до размеров порядка 5 мм в диаметре, т. е. V≈8•10^-2 см³, а ионизированные частицы в печи имеют средние размеры порядка 1 (одного) мкм в диаметре (1•10^-4 см), т.е. V₁≈5•10^-3 см³.

Из моля кислоты (36,5 г) образуется 7,3•10¹³ капель(частиц).

В случае, если каждая частица способна образовать вокруг себя каплю до размеров в 5 мм в диаметре в виде влаги, то общая масса воды, которая сосредоточится в облаке будет составлять: M₀≈58•10⁵ м³ (т)≈6•10⁶ т.

Но учитывая, что в самой печи до 80% ионов нейтрализуются между собой перед выходом в атмосферу, а при движении в атмосфере теряется еще столько же процентов от остатка за счет нейтрализации с воздухом, то в облаке будет сосредоточено около 16% расчетной влаги. Учитывая, что примерно 25% той же влаги из образовавшегося облака не выпадет в виде дождя, а растворится со временем в атмосфере, то конечная масса влаги, которая выпадет на землю в виде дождя составит приблизительно 0,73•10⁶ т.

Устройство, предложенное в изобретении, легко управляемо, не требует подъема на какую-то высоту в атмосферу. Не нуждается в том, чтобы предварительно перед работой установки в атмосфере уже были бы облака. Установка начинает работать даже в отсутствии последних. Экологически чистый процесс.

Аналогичный процесс мы наблюдаем и в "печи" Земли.

В ее высокотемпературных недрах происходит ионизация газов и паров. Под высоким давлением они вынуждены подниматься к поверхности Земли, двигаясь при этом со скоростями (≈5-30 и более м/с) перпендикулярно магнитному полю. Поток ионизированых частиц вольно или невольно разделяется на два разноименно заряженных ионных потока, поднимающихся к поверхности Земли. При движении по разломам, трещинам в первое время поток нейтрализуется за счет взаимодействия с пространством трещины или разлома. После насыщения этого пространства электрическими зарядами дальнейший поток ионов по ним больше уже нейтрализации не претерпевает.

Однако данные потоки неуправляемы, стихийны. Мощности и время их работ определяет природа. Это ведет к природным катаклизмам в виде излишних осадков и т.д.

Обнаружение мест выхода потоков из недр, которые редко меняют свои координаты, управление степенью их ионизации уже перед атмосферой позволяет управлять и выпадением осадков в количественном отношении.

Использование: прикладная метеорология, в частности в способах регулирования облачности и вызывания осадков. Сущность изобретения: способ воздействия на атмосферу заключается в том, что в атмосферу направляют два разноименно заряженных потока ионизированных частиц. Степень ионизации каждого потока регулируют. В качестве ионизированных частиц используют молекулы газов, выходящих из недр Земли. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ воздействия на атмосферу, включающий введение в атмосферу двух разноименно заряженных систем ионизированных частиц, отличающийся тем, что системы ионизированных частиц вводят в атмосферу в виде потоков с регулируемой степенью их ионизации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят регулирование степени ионизации потоков, выходящих из недр Земли.