Том 23, номер 06, статья № 9

Аннотация:

Проведен расчет фотофоретических сил взаимодействия двух частиц сферической формы в зависимости от их размеров и расстояния между ними. Рассмотрены частицы, которые подобно частицам сажи хорошо поглощают солнечное излучение и ИК-излучение Земли. Расчет фотофоретических сил проведен в приближении свободномолекулярного газокинетического режима на основе использования алгоритмов Монте-Карло. Показано, что в стратосфере, в условиях освещения солнечным светом, возникают фотофоретические силы отталкивания, которые значительно, в десятки и сотни раз, превышают силу тяжести. В ночных условиях, когда поглощается только инфракрасное излучение Земли, эти силы заметно ослабевают. Зависимость этого взаимодействия от расстояния между частицами близка к кулоновскому типу в диапазоне расстояний, в котором число Кнудсена системы больше единицы. Таким образом, можно предположить, что фотофоретические силы способны повлиять на коагуляцию аэрозольных частиц в зависимости от их размеров, оптических свойств, а также условий освещения.

Ключевые слова:

аэрозоль, фотофорез, стратосфера, Монте-Карло, коагуляция

Список литературы:

1. Кондратьев К.Я., Ивлев Л.С., Крапивин В.Ф. Свойства, процессы образования и последствия воздействий атмосферного аэрозоля: от нано- до глобальных масштабов. СПб.: ВВМ, 2007. 860 с.
2. Зуев В.В., Ельников А.В., Бурлаков В.Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. Томск: Изд-во "РАСКО", 2002. 352 с.
3. Поповичева О.Б., Старик А.М. Авиационные сажевые аэрозоли: физико-химические свойства и последствия эмиссии в атмосферу (обзор) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2007. Т. 43. № 2. С. 147-164.
4. Лушников А.А., Загайнов В.А., Аграновский И.Е., Любовцева Ю.С. Физико-химические процессы образования атмосферных аэрозолей // Ж. физ. хим. 2008. Т. 82. № 10. С. 1950-1958.
5. Zhao H., Zheng C., Xu M. Multi-Monte Carlo method for particle coagulation: description and validation // Appl. Math. Commun. 2005. V. 167. N 2. P. 1383-1399.
6. Maricq M.M. Coagulation dynamics of fractal-like soot aggregates // J. Aerosol. Sci. 2007. V. 38. N 2. P. 141-156.
7. Palaniswaamy G., Loyalka S.K. Direct simulation, Monte Carlo, aerosol dynamics: Coagulation and condensation // Annal. Nuclear Energy. 2008. V. 35. N 3. P. 485-494.
8. Nowakowski B., Sitarski M. Brownian coagulation of aerosol particles by Monte Carlo simulation // J. Colloid Interface Sci. 1981. V. 83. N 2. P. 614-622.
9. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: АН CСCP, 1955. 351 с.
10. Fuchs N.A. On the Brownian coagulation of aerosols // J. Colloid and Interface Sci. 1980. V. 73. N 1. P. 248-249.
11. Tan B., Wang L., Wu Z. An approximate expression for the coagulation coefficient of bipolarly charged particles in an alternating electric field // J. Aerosol Sci. 2008. V. 39. N 9. P. 793-800.
12. Баканов С.П. Термофорез в газах при малых числах Кнудсена // Успехи физ. наук. 1992. Т. 162. № 9. С. 133-152.
13. Keh H.J., Chen S.H. Particle interactions in termophoresis // Chem. Eng. Sci. 1995. V. 50. N 21. P. 3395-3407.
14. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu.V., Kushnarenko A.V. Photophoretic forces for bispherical aerosol particles // Proc. SPIE. 2002. V. 5027. P. 21-32.
15. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu.V. Numerical calculation gravito-photophoretic movement for aerosol aggregates. A. Deepak Publishing, Hamp-ton, Virginia, USA, 2006. V. 148. P. 131-135.
16. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu.V., Horvath H. Gravito-photophoresis and aerosol stratification in the atmosphere // J. Aerosol Sci. 2005. V. 36. N 11. P. 1277-1299.
17. Rohatschek H. Semi-empirical model of photophoretic forces for the entire range of pressures // J. Aerosol Sci. 1995. V. 26. N 5. P. 717-734.