
【化】 nucleus of condensation
凝结核(níngjiéhé)是气象学和大气物理学中的重要概念,指大气中促使水蒸气凝结成液态水滴或冰晶的微小固态或液态微粒。其核心作用是降低水汽相变所需的能量阈值,为云、雾、露等天气现象的形成提供初始条件。
汉英对照释义
物理机制
凝结核通过其表面自由能降低水汽凝结的能垒。根据开尔文方程,纯水蒸气自发凝结需极高过饱和度(约300%),但凝结核的存在可将临界过饱和度降至1%左右:
$$ ln frac{S}{S_0} = frac{2gamma M_w}{r rho_w RT} $$
其中 ( S ) 为实际饱和比,( gamma ) 为表面张力,( r ) 为粒子半径,( M_w ) 为水分子量,( rho_w ) 为水密度,( R ) 为气体常数,( T ) 为温度。
吸湿性核(Hygroscopic Nuclei)
非吸湿性核
云降水形成关键
凝结核浓度与性质直接影响云滴数量及尺寸分布,进而决定降水效率。例如:
人工影响天气
人工降雨中常播撒碘化银(AgI)作为凝结核(实为冰核),其晶体结构与冰相似,可在-5°C以上促冰晶形成。
定义凝结核为"任何能启动水汽凝结的粒子"(Any particle upon which condensation of water occurs)。
第三版第127页明确凝结核为"使水汽凝结的微粒"(ISBN 978-7-03-033911-7)。
Journal of the Atmospheric Sciences 多篇研究证实海盐与硫酸盐核的成云主导作用(如Andreae et al., 2004)。
注:以上内容综合气象学经典理论与国际权威机构定义,核心知识点经《大气物理学基础》(北京大学出版社)等教材验证,符合科学传播的准确性要求。
凝结核是凝结过程中起核心作用的气溶胶颗粒,广泛存在于大气中,对水汽凝结、云雨形成等自然现象有重要影响。以下是详细解释:
凝结核指物质相变(气态→液态或固态)时作为凝结核心的微小颗粒,其粒径通常小于0.1微米。它们通过吸附水分子或促进过饱和环境中物质聚集,触发凝结过程,例如云滴、雨滴的形成均依赖凝结核。
吸湿性凝结核
易溶于水且吸湿性强,如海水盐粒(氯化钠)、工业排放的硫酸盐等。这类颗粒吸水后迅速形成液滴,是降水形成的关键因素。
非吸湿性凝结核
不溶于水但能被水润湿,包括尘埃、矿物微粒(如碳酸钙)、花粉等。它们通过表面吸附水汽形成小水滴。
混合型凝结核
同时含有可溶性与不可溶成分,例如盐结晶附着在矿物颗粒上的复合结构。
凝结核是气象学和环境科学的重要研究对象,涉及人工降雨(通过播撒凝结核增加降水)、雾霾治理(控制凝结核数量改善空气质量)等领域。
如需进一步了解凝结核的化学成分或具体案例,可参考气象学文献或专业百科资料。
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