Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Вегенер-Бергерон-Финдейзен процесі (Альфред Вегенер, Тор Бергерон және Уолтер Финдейзен (метеоролог) есімдерімен аталатын) – аралас фазалы бұлттарда (су мен мұз қоспасы бар) мұз кристалдарының өсу процесі. Бұл процесс судың қанығу бу қысымы мен мұздың төменгі қанығу бу қысымы аралығындағы аумақтарда жүзеге асады. Бұл сұйық су үшін қанықпаған, ал мұз үшін аса қаныққан орта, нәтижесінде сұйық су тез буланып, будың конденсациясы арқылы мұз кристалдары тез өседі. Егер мұздың саны сұйық судан кем болса, мұз кристалдары бұлттан түсіп, төменгі қабаттағы температура жеткілікті болса, жаңбыр тамшыларына айналып құлайды. Бержерон процесі, егер орын алса, кіші тамшылардың есебінен үлкен тамшылардың өсуіне қарағанда ірі бөлшектерді өндіруде әлдеқайда тиімді, себебі сұйық су мен мұз арасындағы қанығу қысымының айырмашылығы, жеткілікті үлес қосатын ірі тамшылар үшін, кіші тамшылардағы қанығу қысымының артуынан жоғары болады. Бөлшектердің мөлшеріне әсер ететін басқа процестер туралы ақпарат алу үшін жаңбыр және бұлт физикасы бөлімін қараңыз.
The Wegener–Bergeron–Findeisen process (after Alfred Wegener, Tor Bergeron and Walter Findeisen (Meteorologe)), (or "cold rain process") is a process of ice crystal growth that occurs in mixed phase clouds (containing a mixture of supercooled water and ice) in regions where the ambient vapor pressure falls between the saturation vapor pressure over water and the lower saturation vapor pressure over ice. This is a subsaturated environment for liquid water but a supersaturated environment for ice resulting in rapid evaporation of liquid water and rapid ice crystal growth through vapor deposition. If the number density of ice is small compared to liquid water, the ice crystals can grow large enough to fall out of the cloud, melting into rain drops if lower level temperatures are warm enough. The Bergeron process, if occurring at all, is much more efficient in producing large particles than is the growth of larger droplets at the expense of smaller ones, since the difference in saturation pressure between liquid water and ice is larger than the enhancement of saturation pressure over small droplets (for droplets large enough to considerably contribute to the total mass). For other processes affecting particle size, see rain and cloud physics.
Тарих
Мұз кристалдарына судың есебінен будың конденсациясы арқылы мұздың өсу принципін алғаш рет 1911 жылы неміс ғалымы Альфред Вегенер тұңғиық пайда болуын зерттеген кезде теориялық тұрғыда ұсынды. Вегенер бұл процесс бұлттарда орын алып, кристалдар құлап кету үшін жеткілікті мөлшерде өскен жағдайда, тиімді жауын-шашын механизмі болуы мүмкін деп болжады. Оның мұз кристалдарының өсуімен айналысқан жұмысы қызығушылық тудырса да, оның жауын-шашынға қолданылуы мойындалғанға дейін тағы 10 жыл өтті. 1922 жылдың қысында Тор Бергерон орманды кезіп жүргенде бір қызықты байқады. Ол температураның нөлден төмен болған күндері, әдетте тау беткейін жабатын қабатты бұлттардың шатырдың үстінде тоқтағанын, ал температура жоғары болғанда жерге дейін созылатынын көрді. Вегенердің бұрынғы жұмысымен таныс болған Бергерон, ағаштардың бұтақтарындағы мұз кристалдарының қатты суытылған қабатты бұлттан буды сіңіріп алып, оның жерге жетуіне кедергі келтіретінін болжады. 1933 жылы Бергерон Португалияның Лиссабон қаласында өткен Халықаралық геодезия және геофизика одағының мәжілісіне қатысуға шақырылды, онда ол өзінің мұз кристалдары теориясын таныстырды. Ол өз мақаласында, егер мұз кристалдарының саны сұйық су тамшыларынан әлдеқайда аз болса, мұз кристалдары құлап кету үшін жеткілікті мөлшерде өсе алады (Вегенердің бастапқы гипотезасы) деді. Бергерон бұл процестің барлық жаңбырдың себебі болуы мүмкін, тіпті тропикалық климатта да, деп болжады; бұл мәлімдеме тропикалық және орта ендіктегі ғалымдар арасында дау тудырды. 1930 жылдардың соңында неміс метеорологы Уолтер Финдейзен Бергеронның жұмысын теориялық және тәжірибелік зерттеулер арқылы кеңейтіп, жетілдірді.
The principle of ice growth through vapor deposition on ice crystals at the expense of water was first theorized by the German scientist Alfred Wegener in 1911 while studying hoarfrost formation. Wegener theorized that if this process happened in clouds and the crystals grew large enough to fall out, that it could be a viable precipitation mechanism. While his work with ice crystal growth attracted some attention, it would take another 10 years before its application to precipitation would be recognized. In the winter of 1922, Tor Bergeron made a curious observation while walking through the woods. He noticed that on days when the temperature was below freezing, the stratus deck that typically covered the hillside stopped at the top of the canopy instead of extending to the ground as it did on days when the temperature was above freezing. Being familiar with Wegener's earlier work, Bergeron theorized that ice crystals on the tree branches were scavenging vapor from the supercooled stratus cloud, preventing it from reaching the ground. In 1933, Bergeron was selected to attend the International Union of Geodesy and Geophysics meeting in Lisbon, Portugal where he presented his ice crystal theory. In his paper, he stated that if the ice crystal population was significantly small compared to the liquid water droplets, that the ice crystals could grow large enough to fall out (Wegener's original hypothesis). Bergeron theorized that this process could be responsible for all rain, even in tropical climates; a statement that caused quite a bit of disagreement between tropical and mid latitude scientists. In the late 1930s, German meteorologist Walter Findeisen extended and refined Bergeron's work through both theoretical and experimental work.
Мұз көбейуі
Мұз кристалдары өскен сайын, олар бір-біріне соқтығысып, сынып, бөлініп, көптеген жаңа мұз кристалдарының пайда болуына себеп болады. Мұз кристалдарының түрлі пішіндері бар, олар бір-бірімен соқтығысады. Оларға алтыбұрыштар, текшелер, бағаналар және дендриттер жатады. Атмосфералық физиктер мен химиктер бұл процесті "мұздың қалыптасуы" деп атайды.
As the ice crystals grow, they can bump into each other and splinter and fracture, resulting in many new ice crystals. There are many shapes of ice crystals to bump into each other. These shapes include hexagons, cubes, columns, and dendrites. This process is referred to as "ice enhancement" by atmospheric physicists and chemists.
Жинақтау
Мұз кристалдарының бірігіп қалу процесі агрегация деп аталады. Бұл мұз кристалдарының температурасы 0 °C және одан жоғары болғанда, кристалды қоршап тұрған су қабатының нәтижесінде жылғымалы немесе жабысқақ болып келуінен пайда болады. Мұз кристалдарының әртүрлі өлшемдері мен пішіндері әртүрлі соқтығу жылдамдықтарымен түсіп, көбінесе соқтығысып, бірігеді.
The process of ice crystals sticking together is called aggregation. This happens when ice crystals are slick or sticky at temperatures of and above, because of a coating of water surrounding the crystal. The different sizes and shapes of ice crystals fall at different terminal velocities and commonly collide and stick.
Аккреция
Мұз кристалдары қатты суытылған су тамшыларымен соқтығысқанда, бұл аккреция (немесе жиектеу) деп аталады. Тамшылар соқтығысқанда мұзданып, қар ұсақ түйіршігін (граупел) құрай алады. Егер желдің әсерімен граупел қайтадан бұлтқа көтерілсе, ол үлкейе беріп, тығыздалып, ақырында шекпен (аспан денесі) пайда болады.
When an ice crystal collides with supercooled water droplets it is called accretion (or riming). Droplets freeze upon impact and can form graupel. If the graupel formed is reintroduced into the cloud by wind, it may continue to grow larger and more dense, eventually forming hail.
Жауын-шашын
Соңында, бұл мұз кристалы құлау үшін жеткілікті үлкенге дейін өседі. Ол тіпті басқа мұз кристалдарымен соқтығысып, соқтығысудан бірігу, жиналу немесе аккреция арқылы одан да ірінеді. Бержерон процесі көбінесе жауын-шашынға алып келеді. Кристаллдар өсіп, құлай келе бұлттың төменгі жағынан өтеді, ол нөлден жоғары температурада болуы мүмкін. Бұл кристаллдардың еріп, жаңбыр түрінде құлауына себеп болады. Бұлттың төменгі жағында нөлден төмен температурадағы ауа қабаты болуы мүмкін, бұл жауын-шашынның мұз бөлшектері түрінде қайта қатуына себеп болады. Сол сияқты, мұзды қабаттың астындағы ауа қабаты жер бетінде болуы мүмкін, бұл жауын-шашынның қатып түсетін жаңбыр түрінде құлауына әкеледі. Бұл процесс жауын-шашынның түспеуімен де аяқталуы мүмкін, ол жерге жетпей бұрын буланып кетеді, мысалы, вирга құрылымында.
Eventually this ice crystal will grow large enough to fall. It may even collide with other ice crystals and grow larger still through collision coalescence, aggregation, or accretion. The Bergeron process often results in precipitation. As the crystals grow and fall, they pass through the base of the cloud, which may be above freezing. This causes the crystals to melt and fall as rain. There also may be a layer of air below freezing below the cloud base, causing the precipitation to refreeze in the form of ice pellets. Similarly, the layer of air below freezing may be at the surface, causing the precipitation to fall as freezing rain. The process may also result in no precipitation, evaporating before it reaches the ground, in the case of forming virga.