Отправить статью по E-mail 
Поиски льда 0 в земной атмосфере
- Авторы: Бордонский Г.С.1, Казанцев В.А.1, Козлов А.К.1
-
Учреждения:
- Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН
- Выпуск: Том 60, № 6 (2024)
- Страницы: 968-976
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/0002-3515/article/view/282127
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002351524060089
- EDN: https://elibrary.ru/HUQETH
- ID: 282127
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
В последнее десятилетие было показано, что в большинстве случаев атмосферный лед состоит из смеси льдов Ih и Ic, он называется льдом с нарушением укладки или штабелированным льдом Isd (stacking disordered ice). Кроме того, стало известно о существовании еще одной кристаллической модификации льда, названной льдом 0. Лед 0 является переходной формой от глубоко переохлажденной воды ко льдам Ih и Ic, образующимся при температуре ниже -23°C (при низких давлениях). По этой причине возник вопрос о возможности образования в структуре льда Isd льда 0. Для выяснения вопроса были выполнены лабораторные эксперименты по получению слоев льда 0 на поверхности льда Ih, а также диэлектрические измерения материала атмосферного льда из выпавшего града. Полученные результаты подтвердили возможность образования льда 0 в структуре штабелированного льда Isd. Особым свойством такой структуры является появление контактных слоев с высокой электропроводностью, что существенно изменяет электрофизические характеристики ледяных частиц. Например, в частицах малых размеров возникают резонансы плазмонных колебаний, которые влияют на перенос электромагнитного излучения в облачных образованиях. Изучение электромагнитных свойств малых ледяных частиц, содержащих лед 0, и их особенностей в различных областях атмосферы позволит решать ряд важных задач. К ним можно отнести уточнение радиационного баланса земной поверхности, грозовые явления, перенос излучения в облачных образованиях и физико-химические процессы в аэрозолях и снежных покровах.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Г. С. Бордонский
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: lgc255@mail.ru
Россия, ул. Недорезова, 16а, Чита, 672002
В. А. Казанцев
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН
Email: lgc255@mail.ru
Россия, ул. Недорезова, 16а, Чита, 672002
А. К. Козлов
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН
Email: lgc255@mail.ru
Россия, ул. Недорезова, 16а, Чита, 672002
Список литературы
- Бордонский Г.С., Гурулев А.А., Орлов А.О. Пропускание электромагнитного излучения видимого диапазона тонким слоем льда 0, конденсированного на диэлектрическую подложку // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2020а. Т. 111. № 5. С. 311–315.
- Бордонский Г.С., Крылов С.Д., Гурулев А.А. Лёд 0 в природной среде. Экспериментальные данные и предполагаемые области его существования // Лёд и снег. 2020б. Т. 60. № 2. С. 263–273.
- Бордонский Г.С., Гурулев А.А., Орлов А.О. Диэлектрическая проницаемость глубоко переохлажденной воды по данным измерений на частотах 7.6 и 9.7 ГГц // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 3. С. 259–267.
- Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицам. М.: Мир, 1986. 664 с.
- Ефимов В.Б., Изотов А.Н., Левченко А.А., Мексов-Деглин Л.П., Хасанов С.С. Структурные превращения в ледяных образованиях при низких температурах и малых давлениях // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2011. Т. 94. № 8. С. 662–667.
- Завитаев Э.В., Юшканов А.А. Влияние характера отражения электронов на электромагнитные свойства неоднородной сферической частицы // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2004. Т. 126. Вып. 1(7). С. 203–214.
- Котляков В.М., Алексеев В.Р., Волков Н.В., Втюрин Б.И., Гросвальд М.Г., Кренке А.Н., Лосев К.С., Цуриков В.Л., Дюнин А.К., Втюрина Е.А., Канаев Л.А., Перов В.Ф., Донченко Р.В. Гляциологический словарь. Л.: Гидромеоиздат, 1984. 527 с.
- Новотный Л., Хехт Б. Основы нанооптики. М.: Физматлит, 2009. 481 с.
- Ролдугин В.К., Черняков С.М., Ролдугин А.В., Оглоблина О.Ф. Вариации полярных летних мезосферных отражений во время появления неоднородностей серебристых облаков // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58. № 3. С. 1–8.
- Харлак Д., Галенко П., Холланд-Мориц Д. Метастабильные материалы из переохлажденных расплавов. М.-Ижевск: R&C Dynamics, 2010. 482 с.
- Шредингер Э. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки. М.–Ижевск: НИЦ «РХД», 2002. 92 с.
- Шувалов Л.А., Урусовская А.А., Желудев И.С., Залееский А.В., Семилетов С.А., Гречушников Б.Н., Чистяков И.Г., Пикин С.А. Современная кристаллография: Т. 4. Физические свойства кристаллов. М.: Наука, 1981. 495 с.
- Allen J.T., Giammanco I.M., Kumjian M.R., Punge H.J., Zhang Q., Groenemeijer P., Kunz M., Ortega K. Understanding hail in the Earth system // Reviews of Geophysics. 2020. V. 58. P. e2019RG000665.
- Arakawa M., Kagi H., Fernandez-Baca J.A., Chakoumakos B.C, Fukazawa H. The existence of memory effect on hydrogen ordering in ice: The effect makes ice attractive // Geophysical Research Letters. 2011. V. 38. № 16. P. L16101 (1-49).
- Bordonskiy G.S., Gurulev A.A., Orlov A.O. The Possibility of Observing Noctilucent Clouds in Microwave Radiometric Measurements // Proceedings of SPIE, 25th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 2019. V. 11208. P. 1120818 (1–5).
- Jazdzewska M., Domin K., Sliwinska-Bartowiak M., Beskrovnyi A.I., Chudoba D.M., Nagorna T.V., Ludzik K., Neov D.S. Structural properties of ice in confinement // Journal of Molecular Liquids. 2019. V. 283. P.167–173.
- Kokhanovsky A.A. Microphysical and optical properties of noctilucent clouds // Earth-Science Reviews. 2005. V. 71. P. 127–146.
- Kilaj A., Gao H., Rosch D., Rivero U., Kupper J., Willitsch S. Observation of different reactivities of para- and ortho-water towards cold diazenylium ions // Nature Communications. 2018. V. 9. P. 2096(1–24).
- Korobeynikov S.M., Royak M.E., Melekhov A.V. Agoris D.P., Pyrgioti E., Soloveitchik Yu.G. Surface conductivity at the interface between ceramics and transformer oil // Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. V. 38. № 6. P. 915–921.
- Leoni F., Russo J. Nonclassical nucleation pathways in stacking-disordered crystals // Physical Review X. 2021. V. 11. № 3. P. 031006 (1–21).
- Leoni F., Shi R., Tanaka H., Russo J. Crystalline clusters in mW water: Stability, growth, and grain boundaries // J. Chem. Phys. 2019. V. 151. Iss. 4. P. 044505.
- Libbrecht K.G. The physics of snow crystals // Reports on Progress in Physics. 2005. V. 68. P. 855–895.
- Murray B.J., Salzmann C.G., Heymsfield A.J., Dobbie S., Neely R.R., Cox C.J. Trigonal ice crystals in Earth’s atmosphere // Bulletin of the American Meteorological Society. 2014. V. 96. № 9. P. 1519–1531.
- Quigley D., Alfe D., Slater B. On the stability of ice 0, ice i, and Ih // Jorn. Chem. Phys. 2014. V. 141. № 16. P. 161102 (1–5).
- Russo J., Romano F., Tanaka H. New metastable form of ice and its role in the homogeneous crystallization of water // Nature materials. 2014. V 13. P. 733–793.
- Salzmann C.G. Advances in the experimental exploration of water’s phase diagram // The Journal of Chemical Physics. 2019 V. 150. № 6. P. 060901 (1–27).
- Slater B., Quigley D. Zeroing in on ice // Nature Mater. 2014. V. 13. P. 670–671.
- Sliwinska-Bartkowiak M., Jazdzewska M., Huang L.L., Gubbins K.E. Melting behavior of water in cylindrical pores: carbon nanotubes and silica glasses // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. V. 10. P. 4909–4919.
- Varn D.P., Crutchfield J.P. What did Erwin mean? The physics of information from the materials genomics of aperiodic crystals and water to molecular information catalysts and life // Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences. 2016. V. 374. P. 20150067 (1–22).
Дополнительные файлы
