การก่อตัวของหยดเมฆ

การที่ไอน้ำควบแน่นบนอนุภาคละอองลอยเพื่อก่อตัวเป็นหยดเมฆเริ่มต้น

Definition

การก่อตัวของหยดเมฆเป็นกระบวนการที่ไอน้ำควบแน่นบนอนุภาคละอองลอย และหยดสารละลายที่เกิดขึ้นจะเติบโตเกินขนาดวิกฤตจนกลายเป็นหยดเมฆที่ถูกกระตุ้น

Scope

ครอบคลุมการก่อตัวแบบเอกพันธ์และวิวิธพันธ์, ผลกระทบจากความโค้งของเคลวินและผลกระทบจากตัวถูกละลายของราอูลต์, ทฤษฎีโคห์เลอร์และการอิ่มตัวยวดยิ่งวิกฤตสำหรับการกระตุ้น, การขึ้นอยู่ของการกระตุ้นกับขนาดและองค์ประกอบของอนุภาค, และบทบาทของละอองลอยดูดความชื้นในฐานะแกนควบแน่นของเมฆ

Core questions

• เหตุใดเมฆจึงไม่สามารถก่อตัวได้จากการควบแน่นเองในบรรยากาศ?
• ความโค้งและตัวถูกละลายที่ละลายอยู่แข่งขันกันอย่างไรในการกำหนดเกณฑ์การกระตุ้น?
• อนุภาคละอองลอยชนิดใดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในฐานะแกนควบแน่นของเมฆ?

Key theories

ทฤษฎีโคห์เลอร์

ทฤษฎีโคห์เลอร์รวมผลกระทบของเคลวิน ซึ่งเพิ่มความดันไอสมดุลเหนือพื้นผิวโค้ง เข้ากับผลกระทบของตัวถูกละลาย ซึ่งลดความดันไอ เพื่อทำนายการอิ่มตัวยวดยิ่งวิกฤตที่อนุภาคจะถูกกระตุ้น

Mechanisms

การก่อตัวของหยดน้ำบริสุทธิ์ถูกยับยั้งโดยผลกระทบของเคลวิน ซึ่งทำให้ความดันไอสมดุลเหนือหยดเล็กๆ สูงมาก หยดในบรรยากาศจะก่อตัวบนอนุภาคละอองลอยดูดความชื้นแทน ซึ่งตัวถูกละลายที่ละลายอยู่จะลดความดันไอสมดุล การแข่งขันระหว่างผลกระทบเหล่านี้ ซึ่งอธิบายโดยเส้นโค้งโคห์เลอร์ ทำให้เกิดรัศมีวิกฤตและการอิ่มตัวยวดยิ่งวิกฤต อนุภาคที่ถึงจุดนี้จะถูกกระตุ้นและเติบโตอย่างอิสระเป็นหยดเมฆ ในขณะที่อนุภาคหมอกควันขนาดเล็กจะยังคงอยู่ในสมดุลที่เสถียร

Clinical relevance

การกระตุ้นหยดเชื่อมโยงปริมาณละอองลอยเข้ากับจำนวนหยดเมฆ ซึ่งส่งผลต่อความสว่างและอายุของเมฆ ซึ่งเป็นพื้นฐานของผลกระทบทางอ้อมของละอองลอยต่อสภาพภูมิอากาศ

History

ฮิลดิง โคห์เลอร์ ได้กำหนดทฤษฎีสมดุลของหยดสารละลายในปี 1936 โดยให้กรอบเชิงปริมาณสำหรับการกระตุ้นหยด ซึ่งยังคงเป็นรากฐานของการศึกษาการก่อตัวของเมฆ

Key figures

• Hilding Kohler
• Hans Pruppacher

Seminal works

• kohler1936
• pruppacher1997

Frequently asked questions

การอิ่มตัวยวดยิ่งวิกฤตคืออะไร?

การอิ่มตัวยวดยิ่งวิกฤตคือจุดสูงสุดของเส้นโค้งโคห์เลอร์ เมื่อการอิ่มตัวยวดยิ่งในบรรยากาศเกินจุดนี้ อนุภาคละอองลอยจะถูกกระตุ้นและหยดของมันจะเติบโตอย่างไม่จำกัด แทนที่จะอยู่ในสมดุล