Исследование свойств воды при кристаллизации

Введение

Большая часть поверхности Земли покрыта водой (океаны, моря, озёра, реки, льды). На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % – ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть находится в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках, которые образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды.

Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, однако при температуре в 0 °C она переходит в твердое состояние – лед и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C.

Значения 0 °C и 100 °C были выбраны как соответствующие температурам таяния льда и кипения воды при создании температурной шкалы «по Цельсию».

Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), а также в виде снега, инея, изморози. Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть.

Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встают молекулы воды.

Общие запасы льда на Земле около 30 млн. км³. Основные запасы льда сосредоточены в полярных шапках (главным образом, в Антарктиде, где толщина слоя льда достигает 4 км).

В мировом океане вода солёная и это препятствует образованию льда, поэтому лёд образуется только в полярных и субполярных широтах, где зима долгая и очень холодная. Замерзают некоторые неглубокие моря, расположенные в умеренном поясе.

Кроме того, имеются данные о наличии льда на планетах Солнечной системы (например, на Марсе), их спутниках, на карликовых планетах и в ядрах комет.

Исследование свойств воды необходимо для человечества.

При этом процесс кристаллизации воды можно изучать в домашних условиях, а также на уроках в средней школе.

Актуальность работы использование на уроках физики, для знакомства учащихся со свойствами воды при кристаллизации.

Объектом исследования является кристаллизация воды.

Предмет исследования – изучения свойств воды при кристаллизации.

Цель работы провести опыты по кристаллизации воды и подготовить предложения по их проведению.

Главной задачей является изучение свойств воды при кристаллизации.

Для решения главной задачи необходимо:

1. Повести анализ основных свойств воды.
2. Изучить значение кристаллизации воды для флоры и фауны Земли.
3. Определить основные опыты для проведения исследования.
4. Провести опыты и описать основные результаты.
5. Подготовить предложения по проведению опытов на уроках в средней школе.

Теоретическая значимость работы заключается в систематизации основных свойств воды и значения кристаллизации воды для флоры и фауны Земли.

Практическая значимость работы – изучение процесса кристаллизации воды во время проведение опытов, а также подготовка предложений по проведению опытов на уроках в средней школе.

Насколько тепло в иглу?

При правильном строительстве иглу может создать разницу в 40 °C между внутренней и внешней средой только за счет использования тепла тела.

В ходе исследования, проведенного Ричем Холиханом и его коллегами, было установлено, что внутри иглу, вблизи тел людей, температура составляет около 36 °C. В воздухе, окружающем людей, температура упала почти до 16 °C, а в дальнем конце у стен иглу температура составляла около 1 °C. Кроме того, если внутри иглу находится больше людей, то становится еще теплее.

Даже если 16 °C или 1 °C не являются «уютной» температурой, учитывая, что температура в арктических районах может достигать от -40 °C до -50 °C, иглу отлично справляется с регулированием температуры. Таким образом, для людей, живущих при отрицательных температурах, иглу — это уютное жилище.

Даже животные в арктических регионах используют изоляционные свойства снега, выкапывая норы, чтобы оставаться в тепле.

Белый медведь в снежной берлоге.

Удивительно, как эскимосам удалось методом проб и ошибок добиться теплой и устойчивой конструкции, не имея представления о математике или физике, лежащей в ее основе. Таким образом, иглу — это гениальный вид строительства, прекрасный пример народной архитектуры.

Теперь, когда вы знаете научную основу иглу, если вы когда-нибудь окажетесь в ледяной местности, где некуда идти, выкопайте несколько снежных блоков, сделайте себе купол и грейтесь!

Физические свойства металла

Одной из важных особенностей металлов является их способность плавиться при определенной температуре. Точка плавления металлов зависит от их химического состава и может варьироваться от нескольких десятков до нескольких тысяч градусов Цельсия.

Помимо точки плавления, металлы также обладают высоким коэффициентом теплопроводности. Это означает, что они способны передавать тепло от одной точки к другой с высокой эффективностью. Благодаря этому свойству, металлы часто используются в различных теплообменных системах и устройствах, таких как радиаторы и котлы.

Еще одной важной характеристикой металлов является их электропроводность. Металлы хорошо проводят электрический ток благодаря наличию свободных электронов в их внешних энергетических оболочках

Это свойство делает металлы необходимыми во многих электронных и электротехнических приборах.

Эти свойства делают металлы востребованными во многих отраслях промышленности и науки. Они широко используются в строительстве, электронике, автомобильной промышленности и многих других областях.

Значение и причины

Эффект иглу при замерзании имеет значительное влияние на окружающую среду. Он оказывает воздействие на климатические условия, биологические процессы и глобальный уровень морей и океанов.

Одной из основных причин возникновения этого эффекта является изменение атмосферных условий и увеличение площади морозных территорий. Когда ледяной слой простирается на большую площадь, он становится более стабильным и дольше сохраняет холод, образуя своеобразное «иглу».

Влияние эффекта иглу на климатические условия проявляется в усилении морозов и снижении температуры окружающей среды в зоне замерзания. Это может привести к изменениям в погодных условиях, увеличению количества снегопадов и снижению общей температуры в этих регионах.

Биологические процессы также подвержены влиянию эффекта иглу при замерзании. Холодные температуры и большое количество снега могут негативно повлиять на растительность и животный мир. Некоторые виды растений и животных не могут пережить такие экстремальные условия.

Кроме того, эффект иглу вносит свой вклад в глобальный уровень морей и океанов. Когда стабильный ледяной слой увеличивается в размерах, он занимает дополнительное пространство и поднимает уровень воды. Это особенно актуально в случае замерзания морей и океанов на полюсах, где уже имеется значительное количество льда.

В целом, эффект иглу при замерзании играет важную роль в окружающей среде и может иметь серьезные последствия для климата и экосистем. Понимание его значения и причин помогает лучше осознать последствия, которые могут возникнуть из-за изменений в окружающей среде.

Подходящие условия для возникновения эффекта иглоо

Для возникновения эффекта иглоо необходимо наличие определенных условий, которые способствуют формированию характерного ледяного образования.

Во-первых, температура должна быть достаточно низкой, чтобы поддерживать замерзание воды. Идеальным диапазоном температур считается от -2°С до -10°С. При более высоких температурах иглоо не сможет сформироваться из-за быстрого образования льда.

Далее, иглу может образовываться только в условиях отсутствия снега или его минимального количества. Наличие снежного покрова мешает формированию характерной структуры иглоо.

Также, возникновение эффекта иглоо требует наличия изолирующего слоя на поверхности воды. Это может быть слой сухой листвы, сухой травы или другие непромокаемые материалы. Эти материалы помогают сохранить тепло и предотвращают быстрое замерзание воды.

Кроме того, иглоо может образовываться только при наличии достаточного объема воды. Иглоо требует определенного количества жидкости для создания сформированной структуры. В противном случае, если объем воды будет недостаточным, иглоо просто не сможет образоваться.

Все эти условия в совокупности обеспечивают формирование эффекта иглоо. Если хотя бы одно из условий не выполняется, процесс образования иглоо может быть нарушен.

Вызов дождя без химии

В Объединенных Арабских Эмиратах еще в марте 2021 года собирались провести испытания беспилотников, которые будут летать и испускать электрические разряды, чтобы заставить облака разразиться дождем. В ОАЭ уже давно используется технология засева облаков химическими реагентами для вызывания дождя. Средний уровень осадков в ОАЭ всего 100 мм в год, но стране требуется гораздо больше. В 2017 году правительство выделило 15 млн долларов на девять различных проектов по усилению дождя.

Принцип использования беспилотников основан на изменении баланса электрического заряда на поверхности капель в облаке. В ОАЭ низкий уровень грунтовых вод, но при этом достаточно облаков, где капли воды при контакте со статическим электричеством могут прилипать друг к другу и сливаться до критического размера, чтобы затем выпасть в виде дождя. Для этого дронам достаточно летать на небольшой высоте и передавать электрический заряд молекулам воздуха.

В проекте приняли участие британские исследователи, которым ОАЭ заплатили 1,4 млн долларов. Примененная технология — это новый шаг для страны, которая до этого момента использовала только самолеты, сбрасывающие в облака химикаты, что увеличивало количество осадков на 30%. Отметим, что ОАЭ одни из первых в регионе Персидского залива стали использовать засев облаков с помощью ракет, несущих соль.

Примечания[править | править код]

1. Игольчатый лёд: малоизвестная, но очень крутая фишка Байкала. www.aviasales.ru. Дата обращения: 22 декабря 2022. Архивировано 22 декабря 2022 года.
2. . Мир Интересного — интересные и познавательные факты окружающие нас!. Дата обращения: 22 декабря 2022. Архивировано 22 декабря 2022 года.
3. Isbell, D.: Needle Ice on Mt. Osceola Архивировано 27 мая 2006 года., EPOD of July 10, 2005. URL last accessed 2007-12-07.
4. Lawler, D. M.: «Some observations on needle ice», Weather, vol. 44, pp. 406—409; 1989.
5. . meteorologist.ru. Дата обращения: 22 декабря 2022. Архивировано 22 декабря 2022 года.
6. . my.ilstu.edu. Дата обращения: 2 марта 2017. Архивировано 17 марта 2017 года.
7. . hikersnotebook.net. Дата обращения: 2 марта 2017.
8. Outcalt, Sam I. (1970). “A Study of Time Dependence During Serial Needle Ice Events” . Archiv für Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie, Serie A. 19 (3): 329—337. Bibcode:1970AMGBA..19..329O. DOI:10.1007/BF02250898. Архивировано из оригинала 2022-12-22. Дата обращения 2022-12-22.
9. . my.ilstu.edu. Дата обращения: 2 марта 2017. Архивировано 3 марта 2017 года.
10. ↑ Needle-Ice // Encyclopedia of Geomorphology. — 2013. — P. 709. — ISBN 9781134482764.
11. Pérez, Francisco L. (1991). “Particle sorting due to off-road vehicle traffic in a high andean paramo”. CATENA. 18 (3—4): 239—254. DOI:10.1016/0341-8162(91)90024-R.
12. Goudie. . International Association of Geomorphologists (июль 2014). Дата обращения: 5 февраля 2020. Архивировано 4 августа 2020 года.
13. Pérez, Francisco L. (1987-01-01). “Needle-Ice Activity and the Distribution of Stem-Rosette Species in a Venezuelan Páramo”. Arctic and Alpine Research. 19 (2): 135—153. DOI:10.2307/1551247.

Особенности достигаемой температуры

Многие задаются вопросом, почему игла от костра не тает при достаточно высокой температуре окружающей среды. Чтобы разобраться в этом феномене, нужно понять несколько особенностей достигаемой температуры.

Во-первых, температура, которую мы наблюдаем на огне, является температурой горящего материала, в данном случае древесины или углей. Однако, когда мы кладем иглу на костер, температура иглы достигает значительно более высоких показателей, так как она прямо попадает в пламя.

Во-вторых, игла обладает некоторыми особенностями своего состава, которые позволяют ей сохранять свою физическую структуру при повышенной температуре. Например, игла изготовлена из металла, чаще всего нержавеющей стали, которая обладает высокой температурной стойкостью. В результате, она может выдерживать значительное повышение температуры без таяния.

Кроме того, игла обладает относительно малой массой и площадью соприкосновения с огнем, что ограничивает количество тепла, передаваемого с пламени на ее поверхность. Таким образом, игла может нагреваться, но не до той степени, чтобы расплавиться или исчезнуть.

Сохранение культурного наследия

Сохранение культурного наследия является важной задачей для любой страны. Культурное наследие представляет собой неповторимую и ценную часть истории и культуры народа

Оно включает в себя искусство, архитектуру, традиции, язык и многие другие аспекты, которые создают уникальную идентичность нации.

Сохранение культурного наследия необходимо, чтобы передать будущим поколениям богатство и красоту культуры предыдущих поколений. Кроме того, культурное наследие является важным средством для поддержания и совершенствования культурной и национальной идентичности современных обществ. Оно помогает формированию самосознания и укреплению социальной связи внутри нации.

Сохранение культурного наследия также имеет огромное значение для развития туризма. Многие туристы посещают страны и города, чтобы увидеть и насладиться их культурным наследием. Благодаря туризму сохранение и продвижение культурного наследия может эффективно поддерживаться, способствуя развитию экономики и созданию рабочих мест.

Для сохранения культурного наследия необходимо принимать различные меры. Это может включать в себя:

Создание специальных музеев и галерей для хранения и отображения искусства и артефактов;
Устранение рисков и угроз, которые могут повредить или уничтожить культурное наследие, например, землетрясения или пожары;
Проведение исследований и реставрационных работ для восстановления и сохранения культурных объектов;
Образовательные программы и курсы, которые помогут людям лучше понять и оценить наследие своей страны;
Защита и поддержка традиций и ремесел, передача знаний мастеров следующему поколению;
Внесение объектов культурного наследия в список Всемирного наследия ЮНЕСКО, что позволяет поддерживать международное внимание и защиту культурного наследия.

Сохранение культурного наследия является ответственностью каждого человека. Честное отношение к наследию предков и его бережное сохранение помогут сохранить и передать культуру будущим поколениям.

Спрессованный снег

Иглу делается из спрессованного снега. Спрессованный снег является отличным изолятором тепла, потому что снег — это не что иное, как полузамерзшая вода с примерно 95% воздуха. Молекулы воздуха, запертые между крошечными кристаллами льда, образуют воздушные карманы, которые служат отличным изолятором, предотвращающим потерю тепла за счет конвекции. Таким образом, снег является идеальным материалом для строительства теплого жилища в морозной арктической среде.

Эскимосы строят иглу

В отличие от снега, лед, по сути, представляет собой замерзшую воду и не содержит большого количества воздушных карманов, что делает его плохим изолятором. Поэтому снег предпочтительнее льда для строительства иглу.

Тип используемого снега не менее важен. Свежевыпавший снег хрупкий и порошкообразный и не может быть использован для создания прочной конструкции. Поэтому иглу строят, вырезая из земли затвердевшие, спрессованные снежные блоки.

Иглу делаются из спрессованных снежных блоков

Опытный эскимос может построить иглу с нуля почти за час. Все, что для этого требуется, — это пила, снег и много навыков и техники.

Применение эффекта иглу в науке и технике

Эффект иглу, образующийся при замерзании, находит многочисленное применение в науке и технике. Благодаря своим уникальным свойствам, этот эффект стал основой для разработки различных приспособлений и процессов.

Одним из ярких примеров использования эффекта иглу является его применение в прочности материалов. Благодаря структуре иголок, образующихся при замерзании, многие материалы могут улучшить свои механические свойства. Например, в металлургии эффект иглу используется для повышения прочности сталей и сплавов.

Еще одна область применения эффекта иглу — это холодильная техника. Замораживание продуктов в холодильниках и морозильниках также основано на принципе образования иглу. Замерзание внутри продуктов позволяет сохранить их свежесть и качество. Благодаря эффекту иглу можно добиться равномерного замораживания продуктов.

Эффект иглу также находит применение в криогенной медицине. Замерзание тканей при низких температурах позволяет сохранить их целостность и функциональность

Это особенно важно при хранении органов для трансплантации, так как процесс замерзания позволяет значительно продлить сроки сохранения

В современной энергетике эффект иглу используется при работе с суперпроводниками. При достижении определенной температуры, суперпроводники начинают проявлять эффект иглу, что позволяет улучшить их электрические свойства и снизить потери энергии при передаче.

Таким образом, эффект иглу нашел широкое применение в различных областях науки и техники. Его уникальные свойства позволяют улучшить механические свойства материалов, обеспечить равномерное замораживание продуктов, сохранить ткани и органы в криогенной медицине, а также улучшить электрические свойства суперпроводников.

Способы предотвращения образования иглы

1. Защита поверхности

Одним из самых эффективных способов предотвращения образования иглы является защита поверхности. Для этого можно использовать различные покрытия или материалы, которые предотвращают выделение воды и образование льда. Например, на поверхности объекта можно нанести гидрофобное покрытие или использовать специальные материалы, которые отводят влагу и не позволяют ей скапливаться.

2. Управление влажностью воздуха

Еще одним способом предотвращения образования иглы является контроль влажности воздуха. Высокая влажность способствует образованию иглы, поэтому необходимо поддерживать оптимальный уровень влажности в помещении или окружающей среде. Для этого можно использовать влагоуловители или установить систему вентиляции, которая будет контролировать влажность.

3. Изолирование объекта

Еще одним способом предотвращения образования иглы является изолирование объекта. Если объект находится в холодном окружении, его можно покрыть утеплителем или обернуть в изолирующий материал, чтобы предотвратить переохлаждение поверхности и образование иглы.

4. Контроль температуры

Контроль температуры также является важным фактором в предотвращении образования иглы. Поддерживайте оптимальную температуру, чтобы предотвратить переохлаждение поверхности объекта и выделение воды. Для этого можно использовать обогреватели или систему отопления.

Использование комбинации этих способов может значительно снизить вероятность образования иглы во время замерзания и увеличить эффективность защиты объекта от негативных последствий

Важно помнить, что применение разных способов может быть зависимо от конкретных условий и особенностей объекта

Понимание феномена

бледность

Основным условием сегрегации льда и морозного пучения является наличие области в почве или пористой породе, которая является относительно проницаемой, находится в диапазоне температур, который позволяет сосуществовать льду и воде (в предварительно расплавленном состоянии), и имеет градиент температуры по всему региону.

Ключевым явлением для понимания сегрегации льда в почве или пористой породе (также называемой ледяной линзой из-за ее формы) является предварительное плавление, которое представляет собой образование жидкости пленка на поверхностях и границах раздела при температурах значительно ниже их температуры плавления в объеме. Термин «предварительное плавление» используется для описания снижения температуры плавления (ниже 0 ° C), которое является результатом кривизны поверхности воды, заключенной в пористую среду (эффект Гиббса-Томсона ). Предварительно талая вода существует в виде тонкого слоя на поверхности льда. В условиях предварительного плавления лед и вода могут сосуществовать при температурах ниже -10 ° C в пористой среде. Эффект Гиббса-Томсона приводит к тому, что вода мигрирует вниз по температурному градиенту (от более высоких температур к более низким температурам); Дэш утверждает: «… материал переносится в более холодные регионы…» Это также можно рассматривать с энергетической точки зрения как более крупные частицы льда, а не более мелкие (созревание Оствальда ). В результате, когда существуют условия для сегрегации льда (образования ледяных линз), вода течет к сегрегированному льду и замерзает на поверхности, утолщая сегрегированный слой льда.

Используя эти принципы, можно разработать аналитические модели; они предсказывают следующие характеристики, которые согласуются с полевыми наблюдениями:

• Лед формируется слоями, параллельными вышележащей поверхности.
• Изначально лед формируется с небольшими микротрещинами, параллельными поверхности. По мере того, как лед накапливается, слой льда вырастает наружу, образуя линзу льда, параллельную поверхности.
• Лед образуется в водопроницаемых породах почти так же, как в почве.
• Если слой льда возник в результате охлаждения в одном направлении (например, сверху), трещина имеет тенденцию лежать близко к поверхности (например, 1-2 см в мелу). Если слой льда образовался в результате замерзания с обеих сторон (например, сверху и снизу), трещина имеет тенденцию залегать глубже (например, 2–3,5 см в мелу).
• Лед образуется быстро, когда жидкость легко доступна. Когда жидкость легко доступна, сегрегированный лед (ледяная линза) растет параллельно открытой холодной поверхности. Он быстро растет до тех пор, пока тепло , выделяемое при замерзании, не нагревает границу ледяной линзы, уменьшая градиент температуры и контролируя скорость дальнейшей сегрегации льда. В этих условиях лед вырастает в один слой, который становится все толще. Поверхность смещается, и почва перемещается, или порода раскалывается.
• Лед образуется по другому типу, когда жидкость менее доступна. Когда жидкость недоступна, сегрегированный лед (ледяная линза) растет медленно. Тепло, выделяемое при замораживании, не может нагреть границу ледяной линзы. Следовательно, область, через которую диффундирует вода, продолжает охлаждаться до тех пор, пока под первым слоем не образуется другой слой сегрегации льда. При устойчивой холодной погоде этот процесс может повторяться, образуя несколько слоев льда (ледяных линз), все параллельные поверхности. Формирование множества слоев (множественных линз), вызывающих более обширные повреждения от замерзания внутри горных пород или почв.
• При некоторых условиях лед не образуется. При более высоких давлениях покрывающих пород и при относительно высоких температурах поверхности сегрегация льда невозможна; присутствующая жидкость замерзает в поровом пространстве без сегрегации льда в объеме и без измеримых деформаций поверхности или повреждений от замерзания.

Механизм образования иглы

Эффект иглоо возникает при замерзании жидкости, такой как вода, когда особые условия позволяют образованию тонких игольчатых кристаллов льда. Механизм образования иглы объясняется несколькими факторами, включая температуру и присутствие примесей в жидкости.

Когда вода начинает замерзать, ее молекулы медленно перемещаются и формируют кристаллическую структуру льда. При очень низких температурах и достаточно высокой концентрации примесей, таких как соль или пыль, образование кристаллов может происходить быстрее.

В этих условиях, когда молекулы воды начинают сконденсироваться и замерзать, они образуют тонкие, игольчатые кристаллы, которые распространяются в направлении свободных молекул воды. Это создает эффект иглоо — образование длинных, тонких игл, которые вырастают изначально замерзших точек жидкости.

Присутствие примесей в воде также может играть роль в формировании иглы. Примеси могут действовать как ядра замерзания, предоставляя места, где молекулы воды могут начать сконденсироваться и замерзать. Это может способствовать образованию более быстрого и более равномерного роста иглы.

Образование иглы является необычным и интересным феноменом, который исследователи продолжают изучать. Он имеет практическое применение в различных областях, включая климатологию, гидрологию и физику кристаллов. Понимание механизма образования иглы помогает ученым более полно понять и объяснить этот являющийся частью естественного мира процесс.

Иглоподобные структуры при быстрой замерзании

Основной механизм образования иглоподобных структур при замерзании заключается в различии в скорости охлаждения различных частей вещества. Когда жидкость начинает замерзать, охлаждение вещества происходит от поверхности к центру. При этом, некоторые части вещества охлаждаются значительно быстрее других, так как в них нет аномального расширения при замерзании или наличия примесей, что приводит к тому, что они превращаются в лед раньше остальной жидкости. В результате, возникает градиент температуры внутри вещества, что приводит к различной степени замерзания разных частей.

При быстром охлаждении внутренние части вещества могут не успеть замерзнуть полностью и оставаться жидкими. В это время на поверхности образуются кристаллические структуры, напоминающие иглы, которые постепенно проникают вглубь вещества. По мере продолжительного охлаждения, кристаллы заморозки распространяются внутри материала, пока не достигнут окончательного замерзания всего объема вещества. Таким образом, иглоподобные структуры формируются постепенно и могут иметь различные размеры и формы, в зависимости от условий замерзания и свойств вещества. Характерные формы иглоподобных структур включают нитевидные, ветвистые или волокнистые образования.

Одним из примеров иглоподобных структур, образующихся при быстрой заморозке, может служить сорбет. При процессе замораживания сорбета величина и форма образующихся иглоподобных структур зависят от соотношения ингредиентов, температуры замораживания и скорости охлаждения. Неравномерность замораживания внутри сорбета способствует образованию множества маленьких иглоподобных кристаллов, создавая приятную текстуру и хруст. В то время как при более равномерном замораживании образуются более крупные кристаллы, делая текстуру менее приятной.

Таким образом, иглоподобные структуры при быстрой заморозке являются результатом неравномерного охлаждения и замерзания материала, что приводит к формированию кристаллических образований, напоминающих иглы.

История и технологии засева облаков

Технологии изменения погоды отмечают 75-летний юбилей. В 1946 году американский химик Винсент Дж. Шефер использовал моноплан Fair Child для засева сухого льда (твердый углекислый газ) поверх облаков, чтобы из-за переохлаждения образовался снег, и таким образом провел первый научный эксперимент с переохлажденными облаками. В том же году другой американский ученый, Бернард Воннегут, обнаружил, что йодид серебра (AgI) может производить большое количество кристаллов льда в облаке переохлажденной воды. Открытия Шефера и Воннегута дали толчок новой эре научной деятельности по искусственному изменению погоды. Под эгидой федерального правительства США компания General Electric между 1947 и 1952 годами вела разработку первой программы искусственного изменения погоды — Project Cirrus — и инвестировала в покупку и укомплектование военных самолетов, дирижаблей, автоматических разбрасывателей сухого льда, дымогенераторов AgI, а также пиротехники и другого оборудования.

При засеве облаков в основном применяют самолеты, зенитную артиллерию, ракеты и другие средства доставки или же, при благоприятном рельефе местности, пользуются воздушными потоками для введения AgI, сухого льда и других катализаторов в соответствующие места в облаке, чтобы вызвать осадки, предотвратить град, устранить туман, снизить вероятность дождя над определенной местностью и т. д.

В США и Китае достигнуты значительные успехи. Долгосрочный засев облаков в горах Невады увеличил снежный покров на 10% и более каждый год. Десятилетний эксперимент по засеву облаков в Вайоминге привел к увеличению снежного покрова на 5–10%, согласно данным штата. Эта практика используется по меньшей мере в восьми штатах на западе США и в десятках стран.

Оборудование и химикаты для засева облаков

Самолет обладает высокой маневренностью и способен напрямую засевать заданную часть облака, равномерно распределяя реагент и покрывая широкий диапазон. Такой способ доставки считается наилучшим. С начала 1990-х годов новым направлением стали испытания беспилотных летательных аппаратов для искусственной модификации погоды. Например, БПЛА Drone можно использовать в горных районах, где небезопасно летать на малых высотах. Типичный беспилотник имеет полезную нагрузку 180 кг и время автономной работы до 12 часов. Микродрон для модификации погоды поднимает до 1 кг реагентов и поднимается на высоту 6 км с радиусом перемещения 20 км.

Использование ракет и зенитных орудий для запуска и транспортировки AgI позволяет создавать высокую концентрацию ледяных ядер. Этот способ особенно подходит для искусственного усиления дождя и противоградовых операций, а также для обработки конвективных облаков, в которые трудно вносить реагенты с самолета.

Игольчатый лед — Needle ice

Игольчатый лед представляет собой игольчатый столб льда, образованный грунтовыми водами. Игольчатый лед образуется, когда температура из почва выше 0 ° C (32 ° F), а температура воздуха на поверхности ниже 0 ° C (32 ° F). Под землей жидкая вода поднимается на поверхность капиллярное действие, а затем замерзает и способствует росту игольчатого столба льда.

Игольчатый лед требует наличия текучей воды под поверхностью, с этого момента он вступает в контакт с воздухом, температура которого ниже нуля. Эта область процесса обычно происходит ночью, когда температура достигает своей нижней точки. С тех пор он производит игольчатую структуру, известную как «Игольчатый лед».

В лед иглы обычно имеют длину несколько сантиметров. Во время роста они могут поднимать или отталкивать мелкие частицы почвы. На наклонных поверхностях игольчатый лед может быть фактором, способствующим ползучесть почвы.

Альтернативные названия игольчатого льда: «мороз столбы »(« Säuleneis »в Немецкий), «мороз колонна »,« Kammeis »(немецкий термин, означающий« гребенчатый лед »),« Stängeleis »(еще один немецкий термин, относящийся к стеблевидным структурам),« симобашира »(霜 柱, a Японский термин, означающий ледяные столбы), или «pipkrake» (от Шведский пипа (трубка) и крак (слабый, прекрасный), придуманный в 1907 г. Хенрик Хессельман).

Подобные явления морозные цветы и волосы лед может возникнуть на живых или мертвых растениях, особенно на древесине.

Применение в архитектуре и строительстве

Одно из практических применений иглы в архитектуре — это создание каркасов зданий. Каркас из иглы обладает высокой прочностью и надежностью, что позволяет строить здания с легкими и изящными конструкциями. Игла также применяется для создания арочных конструкций и тонких элементов, которые придают зданию эстетическую привлекательность и уникальный вид.

Еще одно применение иглы в архитектуре связано с созданием устойчивых и прочных фундаментов. Благодаря своей высокой термостойкости, игла может использоваться в составе бетона, обеспечивая дополнительную прочность фундаменту и предотвращая его разрушение при высоких температурах.

Также игла находит применение в строительстве мостов и тоннелей. В этих конструкциях иглы используются для укрепления и усиления бетонных элементов, что повышает их прочность и устойчивость к различным воздействиям.

Игла также используется для создания отделочных элементов в архитектуре, таких как фасадные панели, лестницы, перила и решетки. Благодаря своей уникальной структуре и прочности, игла позволяет создавать детали с высокой детализацией и сложными формами, что позволяет архитекторам реализовывать самые смелые дизайнерские идеи.

Таким образом, использование иглы в архитектуре и строительстве открывает новые возможности для создания устойчивых, прочных и эстетически привлекательных конструкций. Уникальные свойства искусственной иглы делают ее незаменимым материалом в мире архитектуры и строительства.