Атмосфера в лаборатории: как капли воды превращаются в лед

Климат, как и многие другие экологические факторы, влияет на деятельность человека. Это взаимодействие двунаправленное, ибо деятельность человека также активно влияет на экологию и климат. Для достижения некоего баланса необходимы технологии и разработки, учитывающие как потребности человека, так и экологические ограничения. Однако, дабы такие технологии работали, необходимо понимать многие процессы и явления, которые протекают в окружающей среде. Одной из общеизвестных систем является круговорот воды в природе, однако и в этом процессе существует множество этапов, которые не до конца изучены ввиду нехватки эмпирических наблюдений. Ученые из Гавайского университета в Маноа (США) провели уникальное исследование капель воды, которые замерзают, будучи взвешенными в воздухе. Это исследование стало возможным благодаря новейшей криогенно-охлаждаемой ультразвуковой левитационной камере, имитирующей условия атмосферы Земли. Что именно удалось узнать, какие процессы протекают в момент перехода капель воды из жидкого в твердое состояние, и как полученные знания можно применить на практике? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

https://habr.com/ru/companies/ua-hosting/articles/879674/

#вода #лед #замерзание_воды #облака #осадки #атмосфера #кристаллизация #экология #охлаждение #климат #прогнозирование_погоды

[Перевод] Всё ещё нерешённая загадка замерзания воды

В школе нас учат, что вода замерзает при нуле градусов Цельсия, но так бывает редко. Учёные обнаружили в облаках переохлаждённые капли воды до температуры -40 °C, а в 2014 году в лабораторных условиях они охладили воду до целых -46 °C без замерзания. Вы можете переохладить воду и дома: засуньте бутылку дистиллированной воды в морозилку, и она вряд ли кристаллизуется, пока вы её не встряхнёте. Обычно замерзание не происходит ровно при нуле градусов практически по той же причине, по которой дрова в поленнице не возгораются спонтанно. Чтобы разгореться, огню нужна искра. А льду нужно ядро — зерно льда, вокруг которого всё больше и больше молекул воды выстраиваются в кристаллическую структуру. Формирование таких центров называется льдообразованием. Для чистой воды при нуле градусов оно происходит столь медленно, что с тем же успехом могло и не происходить вовсе. Но в природе поверхности для льдообразования создают примеси, и эти примеси могут существенно влиять на скорость и температуру образования льда. Несмотря на свою кажущуюся обычность, процесс льдообразования остаётся на удивление загадочным. Химики не могут точно прогнозировать влияние конкретной примеси или поверхности, не говоря уже об их создании для замедления или ускорения формирования льда. Но они постепенно работают над этой задачей. Они создают компьютерные модели, которые могут точно симулировать поведение воды, и ищут подсказки в природе — лучшими из известных учёным центров льдообразования становятся белки, производимые бактериями и грибками.

https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/824652/

#ruvds_переводы #замерзание_воды #дождь #град #осадки #лёд #облака