Атмосферный аэрозоль

В атмосфере всегда присутствуют во взвешенном состоянии самые разнообразные по происхождению и свойствам частички, размер которых много больше и самих молекул воздуха и их флюктуаций,- аэрозоли. Естественным и самым распространенным аэрозолем в атмосфере являются продукты конденсации и сублимации водяного пара. Это капельки воды и кристаллы льда. Из них составляются различные облака и туманы.

Постоянно присутствуют в атмосфере твердые частички разнообразного происхождения. Это, например, пыль, поднимаемая ветром с поверхности Земли. Основными "поставщиками" пыли являются пустыни Азии и Африки. Миллионы тонн пыли ежегодно выносятся из этих регионов, переносятся воздушными потоками на большие расстояния и достигают практически всех частей света. Этот вид аэрозоля называют аридным. Аэрозоль поступает и из космоса в виде продуктов сгорания метеоритов в атмосфере. Выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы автомобилей и другие продукты деятельности человека образуют так называемый антропогенный аэрозоль. Аэрозольные частицы поступают в атмосферу и при вулканических извержениях.

Все перечисленные виды аэрозоля представляют его первую фракцию. Эти частицы малогигроскопичны, химически инертны. Их концентрация определяется географическими условиями. Частицы первой фракции - крупные, радиусы пылинок составляют от 0,5 до 10 мкм, концентрация 0,01 - 2 см^-3. Первую фракцию называют также грубодисперсной. Частицы этой группы служат ядрами конденсации при образовании облаков и туманов.

Вторая фракция - это аэрозольные частицы, возникающие в самой атмосфере, на всех ее уровнях, в результате протекающих в ней химических реакций. Частички этого аэрозоля состоят из различных серно-кислородных и азотоводородных соединений, а также продуктов полимеризации органических соединений (продуктов сгорания или эфирных масел, выделяемых растительностью). Эту фракцию называют микродисперсной. Первоначальный размер частичек мал (0,005 - 0,050 мкм), затем они укрупняются и образуют устойчивую субмикронную фракцию. Размеры частичек менее микрометра (0,05 - 0,50 мкм).

Концентрация частичек субмикронной фракции у поверхности Земли 2 ⋅ 103 - 10 ⋅ 101 см^-3. С высотой уменьшаются и размеры частиц и их концентрация. Такие частички могут прожить в тропосфере несколько дней, а в стратосфере до года.

Теперь установлено, что именно этот аэрозоль, аэрозоль второй фракции, определяет оптические свойства атмосферы на всех высотах и в тропосфере и в стратосфере. Как говорят специалисты, аэрозоль этой группы наиболее активен в оптическом отношении, т. е. на нем происходит основное рассеяние света.

На некоторых уровнях в атмосфере создаются условия, более благоприятные для длительного существования этих частичек. Возникают более или менее устойчивые скопления частичек этого аэрозоля в виде аэрозольных слоев.

Оптические методы исследования атмосферы, о которых пойдет речь в главе 7, и направлены в основном на изучение этой фракции аэрозоля, на выявление аэрозольных слоев.