1. Образование капель при конденсации в атмосфере всегда
происходит на так называемых ядрах конденсации. Если зародыш капли
возникает без ядра (в виде комплекса молекул), он оказывается
неустойчивым - молекулы, образовавшие комплекс, тут же разлетаются
снова. Роль ядра конденсации заключается в том, что оно вследствие
своей гигроскопичности увеличивает устойчивость образовавшегося
зародыша капли. Если воздух искусственно освободить от ядер
конденсации, то конденсации не будет даже при большом пересыщении.
Однако ядра конденсации в атмосфере всегда есть, и потому
сколько-нибудь значительные пересыщения не наблюдаются. Аэрозольные
примеси в значительной части могут служить и ядрами конденсации.
Основными ядрами конденсации являются частицы растворимых
гигроскопических солей, особенно морской соли, которая всегда
обнаруживается в выпавших осадках. Они попадают в воздух в больших
количествах при волнении моря и разбрызгивании морской воды и при
последующем испарении капель в воздухе. На гребнях волн возникают
пузырьки, наполненные воздухом (пена), которые затем лопаются, в
результате чего и происходит разбрызгивание. Разрыв только одного
воздушного пузырька диаметром 6 мм дает примерно 1000 капель. При
ветре 15 м/с с поверхности моря 1 см2 за 1 с попадает в воздух
несколько десятков ядер конденсации массой порядка 10 15 г каждое.
Солевые и вообще гигроскопические ядра попадают в атмосферу при
распылении почвы.
Возникшие таким путем ядра конденсации имеют размеры порядка десятых
и сотых долей микрометра. Встречаются, правда, и гигантские ядра,
размером более 1 мкм. Ядра конденсации вследствие своей малости не
оседают сами и переносятся воздушными течениями на большие
расстояния. При этом вследствие своей гигроскопичности они часто
плавают в атмосфере в виде мельчайших капель насыщенного соляного
раствора. При повышении относительной влажности капли начинают
расти, а при значениях влажности около 100 % они превращаются в
видимые капли облаков и туманов.
Конденсация происходит также на гигроскопических твердых частицах,
являющихся продуктами сгорания или органического распада. Это
азотная кислота, серная кислота, сульфат аммония и пр. В
промышленных центрах в атмосфере содержится особенно большое число
таких ядер конденсации. По-видимому, роль ядер конденсации играют и
негигроскопические, но смачиваемые, достаточно крупные частицы.
2. Число ядер конденсации в 1 см3 воздуха у земной поверхности
порядка тысяч и десятков тысяч. С высотой число ядер быстро убывает.
Однако облачные капли возникают в действительных атмосферных
условиях не на всех, а только на наиболее крупных ядрах. Конденсация
на более мелких ядрах может быть получена в искусственных условиях,
при более или менее значительном пересыщении воздуха.
3. Ранее предполагалось, что развитие ледяных кристаллов в атмосфере
происходит на особых ядрах сублимации. Теперь считается, что сначала
всегда возникают зародышевые капли па ядрах конденсации; при
отрицательных температурах эти капли находятся в переохлажденном
состоянии. Но при достаточно низких отрицательных температурах
капельные элементы замерзают, и дальше на них уже развиваются
кристаллы. Возможно, что замерзание капель стимулируется наличием
особых ядер замерзания, химическая природа и механизм действия
которых еще недостаточно ясны.
