Войти
Cosmics Leaving Outdoor Droplets (ОБЛАКО ) - это эксперимент, проводимый в ЦЕРН группой исследователей под руководством Джаспера Киркби для исследования микрофизики между галактическими космическими лучами. (ГКЛ) и аэрозоли в контролируемых условиях. Эксперимент начал работу в ноябре 2009 года.
Основная цель - понять влияние галактических космических лучей (ГКЛ) на аэрозоли и облака и их последствия для климата. Хотя его конструкция оптимизирована для решения вопроса о космических лучах (как было задано Хенриком Свенсмарком и его коллегами в 1997 году) CLOUD также позволяет измерять зарождение и рост аэрозолей в контролируемых лабораторных условиях. Атмосферные аэрозоли и их влияние на облака признаны МГЭИК основным источником неопределенности в нынешних моделях радиационного воздействия и климата, поскольку увеличение облачности снижает глобальное потепление.
Ядром эксперимента является камера из нержавеющей стали объемом 26 м³, заполненная синтетический воздух из жидкого азота и жидкого кислорода. Атмосфера и давление в камере измеряются и регулируются различными приборами. Аэрозольная камера может подвергаться воздействию регулируемого пучка частиц, имитирующего ГКЛ, на разной высоте или широте. Ультрафиолетовое освещение обеспечивает фотолитическую реакцию. Камера содержит клетку электрического поля для управления дрейфом мелких ионов и заряженных аэрозолей. Ионизацию, вызванную космическими лучами, можно устранить с помощью сильного электрического поля. Кроме того, влажность и температуру внутри камеры можно регулировать, обеспечивая быстрое адиабатическое расширение для искусственных облаков (сравните камера Вильсона ) или экспериментов по микрофизике льда. По словам Киркби, «уровень чистоты и контроля в лабораторном эксперименте находится на пределе современных технологий, и ноу-хау CERN сыграли решающую роль в том, чтобы CLOUD стал первым экспериментом, добившимся такой производительности».
ЦЕРН опубликовал отчет о ходе реализации проекта CLOUD за 2009 год. Дж. Киркби (2009) рассматривает разработки в проекте CERN CLOUD и запланированные испытания. Он описывает механизмы зарождения облаков, которые кажутся энергетически выгодными и зависят от ГКЛ.
24 августа 2011 года предварительное исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что существует связь между космическими лучами и зарождением аэрозолей. Киркби продолжил в окончательном пресс-релизе ЦЕРНа: «Ионное усиление особенно заметно при низких температурах средней тропосферы и выше, где ОБЛАКО обнаружило, что серная кислота и водяной пар могут образовываться без необходимости дополнительных паров. 36>
Первые эксперименты CLOUD показали, что серная кислота (полученная из диоксида серы, для которого ископаемое топливо является преобладающим источником) как таковая имеет гораздо меньший эффект, чем предполагалось. В 2014 году исследователи CLOUD представили новые экспериментальные результаты, показывающие взаимодействие между окисленными биогенными парами (например, альфа-пиненом, испускаемым деревьями) и серной кислотой. Ионы, образующиеся в атмосфере галактическими космическими лучами, значительно увеличивают скорость образования этих частиц, при условии, что концентрации серной кислоты и окисленных органических паров достаточно высоки. низкий. Этот новый процесс может объяснять сезонные колебания атмосферных аэрозольных частиц, которые связаны с более высокими глобальными выбросами деревьев. летом в северном полушарии.
Помимо биогенных паров, производимых растениями, CLOUD показал, что другой класс следов паров, амины, объединяется в кластеры с серной кислотой с образованием новых аэрозольных частиц в Атмосфера. Они находятся рядом с их первоисточниками, например животноводство, тогда как альфа-пинен обычно встречается на суше. Эксперименты показывают, что серная кислота и окисленные органические пары при низких концентрациях воспроизводят подходящие скорости зародышеобразования частиц. Механизм зародышеобразования, используемый в глобальных моделях аэрозолей, дает фотохимически и биологически обусловленный сезонный цикл концентраций частиц и образования облаков, хорошо согласующийся с наблюдениями. ОБЛАЧНОСТЬ, поскольку позволяет объяснить большую долю семян облаков в нижних слоях атмосферы серной кислотой и биогенными аэрозолями. Исследователи CLOUD отмечают, что космические лучи имеют незначительное влияние на образование частиц серной кислоты и амина: «Индуцированный ионами вклад, как правило, невелик, что отражает высокую стабильность кластеров серной кислоты и диметиламина и указывает на то, что галактические космические лучи оказывают лишь небольшое влияние. влияние на их формирование, за исключением низких общих темпов формирования ». Этот результат не подтверждает гипотезу о том, что космические лучи существенно влияют на климат, хотя в пресс-релизе ЦЕРН говорится, что он также не «исключает роль космического излучения» в климате.
Dunne et al. (2016) представили основные результаты 10-летнего опыта, полученного в эксперименте CLOUD в ЦЕРНе. Они подробно изучили физико-химические механизмы и кинетику образования аэрозолей. Процесс зародышеобразования капель воды / микрокристаллов льда из водяного пара, воспроизведенный в эксперименте CLOUD, а также непосредственно наблюдаемый в атмосфере Земли, включает не только образование ионов из-за космических лучей, но и также ряд сложных химических реакций с серной кислотой, аммиаком и органическими соединениями, выбрасываемыми в воздух в результате деятельности человека и организмов, живущих на суше или в океанах (планктон ). Хотя они наблюдают, что часть ядер облаков эффективно образуется в результате ионизации из-за взаимодействия космических лучей с составляющими атмосферы Земли, этого процесса недостаточно, чтобы приписать все нынешние климатические изменения флуктуациям интенсивности космических лучей, модулируемым изменения солнечной активности и магнитосферы Земли.
