Способ искусственного вызывания осадковПатент на изобретение №: 2112360 Автор: Покровский П.Е., Стожков Ю.И. Патентообладатель: Физический институт им.П.Н.Лебедева РАН Дата публикации: 10 Июня, 1998 Изобретение может быть использовано для целей сельского хозяйства. Воздействие на облака рассеянным потоком заряженных частиц, генерируемых ускорителем элементарных частиц, установленным на самолете, увеличивает уровень ионизации в облаке и приводит к усилению конденсационно-коагуляционных процессов внутри него. Изобретение относится к области физики атмосферы, а именно к физическим воздействиям на атмосферные процессы. Впервые идея искусственного вызывания осадков была высказана в 1899 г. и с тех пор успешно развивается. В настоящее время предложено несколько возможностей искусственного воздействия на облака. Основным является введение в облако веществ, находящихся в диспергированном состоянии. Такие вещества принято называть кристаллизирующими (льдообразующими) реагентами. После этого начинается интенсивная кристаллизация облака. Появляются дополнительные центры конденсации, которые при попадании на них влаги увеличиваются в размерах и после достижения некоторого критического диаметра выпадают из облака и достигают земли в виде дождя. Реагенты вводятся в облака либо с помощью ракет "земля-воздух" и артиллерийских снарядов, либо с помощью летящих в облаках или над ними самолетов, оснащенных ракетами "воздух- воздух" или другими генераторами реагентов. В 1931 г. в Нидерландах впервые сумели вызвать искусственный дождь с помощью данного метода, сбросив с самолета в переохлажденное облако размельченную твердую углекислоту. В последующем в качестве реагента чаще всего использовали иодистое серебро [1]. Недостатками данного способа являются а) недостаточная эффективность метода, состоящая в том, что распыление реагентов не всегда приводит к ожидаемым результатам; б) нарушение экологической безопасности при его применении, т.к. иодистое серебро и другие реагенты, например цементная пыль, представляют значительную опасность для всего живого. Также изучаются возможности управления электрическим состоянием облаков с целью изменения их способности к осадкообразованию (в одних случаях - это усиление осадкообразующих процессов, в других перестройка структуры укрупняющихся частиц с целью не допустить их роста до градовых размеров). Однако в настоящее время эти исследования сопряжены с значительными трудностями, связанными с недостаточной разработанностью теории атмосферного электричества [1]. Авторами предлагаемого изобретения на основе анализа большого экспериментального материала было детально изучено влияние потоков заряженных частиц в атмосфере на интенсивность осадков [2]. Заряженные частицы в атмосфере (главным образом космические лучи) являются основным источником ионизации воздуха на высотах менее 25 км. Во время форбуш-понижений поток космических лучей в межпланетной среде и, следовательно, в атмосфере уменьшается. После мощных протонных событий наблюдается обратная картина - увеличение потока заряженных частиц в атмосфере. Было проанализировано 227 форбуш-понижений, наблюдавшихся за период 1956 - 1993 г.г. Обнаружено, что метеостанции, более-менее равномерно расположенные на территории бывшего СССР и 2 штатов Бразилии (Сан-Пауло и Амазония), зарегистрировали уменьшение интенсивности осадков во время этих форбуш-понижений на -(10,4  2,3)%. Эффект существенно возрос при рассмотрении только тех случаев, когда наблюдалось уменьшение потока космических лучей в атмосфере на высотах менее 20 км на территории бывшего СССР (70 событий) и 18 форбуш-понижений, наблюдавшихся во время сезона дождей в Бразилии. В этом случае амплитуда эффекта составила -(17,4 2,7)%. Было получено, что отношения относительных изменений интенсивности осадков к их среднеквадратичным отклонениям подчиняются нормальному распределению. Для дня форбуш-эффекта это отношение равно -6,3, т.е. вероятность случайного появления эффекта составляет менее 10-6%. Анализ 53 случаев солнечных вспышек за период 1942 - 1992 г.г., в которых наблюдались высокоэнергичные частицы на нейтронных мониторах на Земле, показал, что вышеописанные метеостанции зарегистрировали в день вспышки увеличение осадков в среднем на +(13,3 5,3) %. Вероятность случайного появления эффекта составляет менее 1,3%. Эти результаты достаточно ясно показали, что потоки заряженных частиц играют существенную роль в процессе образования осадков. В нижней атмосфере поток заряженных частиц в основном состоит из электронов. Во время большого форбуш-понижения этот поток уменьшается (на  5 - 10%). Во время вторжения высокоэнергичных протонов от солнечных вспышек в атмосферу Земли поток вторичных частиц, наблюдающийся в нижней атмосфере, увеличивается на несколько процентов. В первом случае наблюдается уменьшение уровня осадков, во втором - обратная картина. Наиболее близкое техническое решение описано в работе [1], где рассматривается возможность воздействия на облака с земли электронными пучками из генераторов сильноточных релятивистских пучков. При этом в работе [1] отмечается, что такой способ воздействия на облака с поверхности земли сопряжен с рядом больших технических трудностей, связанных с прохождением электронного пучка сквозь атмосферу. Кроме того, воздействие пучка, имеющего малые угловые размеры, носит локальный характер (вдоль пучка), и трудно ожидать, что такое воздействие приведет к глобальным изменениям в облаке. Наконец, данный метод рассматривается только как средство борьбы с грозами путем воздействия на электрические процессы в облаках (снижения напряженности электрического поля облаков до безопасных значений). В предлагаемом изобретении решается принципиально другая задача - искусственное вызывание осадков путем воздействия на облака потоков ионизирующего излучения. Это достигается путем искусственного увеличивания потока заряженных частиц в облаке, которые генерируются ускорителем элементарных частиц, установленным на борту самолета, облетающего облако. Облучение облака рассеянным потоком частиц увеличивает уровень ионизации. Это в свою очередь приводит к усилению конденсационно-коагуляционных процессов внутри облака. Образовавшиеся в результате ионизации воздуха заряженной частицей ионы могут стать центрами (ядрами) конденсации. В атмосфере Земли ядра конденсации имеют различные размеры. Ядра, имеющие размер меньше определенного (так называемого критического радиуса), испаряются раньше, чем успеют вырасти до размеров водяной капли. В случае, если ядра конденсации заряжены, то их критический радиус уменьшается, и, таким образом, вероятность вырастания ядра до размеров водяной капли увеличивается. Следовательно, повышение уровня ионизации приводит к повышению влаговыделения из облака. В настоящее время появилась реальная возможность практического осуществления данного проекта, т.к. современные линейные ускорители, способные генерировать электроны с энергией несколько десятков МэВ, имеют вес и энергопотребление, позволяющие использовать их на самолете. Таким образом, отпадают технические трудности, имеющие место при облучении облака с поверхности Земли. Приведем необходимые расчеты, доказывающие практическую возможность осуществления предлагаемого метода. Предположим мы хотим воздействовать на облако, площадью 3х3 км2 и толщиной 2 км, причем верхняя граница облака расположена на высоте 3 км, что соответствует давлению остаточной атмосферы 715 г/см2 над землей, а нижняя - соответственно на высоте 1 км (917 г/см2). На данных высотах мы имеем фоновый поток заряженных частиц 0,08 частиц/(см-2 х с-1) [3] , следовательно, суммарный поток заряженных частиц (электронов) через поверхность такого облака 7,2 109 частиц/с. Ионизационные потери релятивистской частицы составляют 2 МэВ/(г/см2), суммарные потери на ионизацию всех электронов внутри данного облака составят 2,91018 эВ/с или 4,6106 эрг/с. Как следует из [4] , современный линейный ускоритель со средним током 10 мкА, мощностью 30 кВт, весом в 10 т, имеющий размеры 8х0,5х1 м3 и способный ускорять электроны до 50 МэВ, способен существенно превзойти данные значения. В самом деле, даже считая его КПД 10%, мы получим, что он способен в 1 с генерировать 6,31013 электронов и выделять энергию, равную 31010эрг/с. Таким образом, видно, что возможности современного ускорителя позволяют создать поток частиц, на несколько порядков превышающий фоновый. Это же справедливо и по отношению к выделяющейся энергии. В тоже время, как показано в работе [2], изменение интенсивности космических лучей всего на несколько процентов оказывает значимое влияние на интенсивность осадков. Все это позволяет сделать вывод о принципиальной возможности искусственного вызывания атмосферных осадков путем воздействия па облака рассеяным потоком заряженных частиц, генерируемых ускорителем элементарных частиц, установленным на самолете, облетающем облако. Данный метод выгодно отличается полной экологической безопасностью, т.к. электрон, обладающий энергией 50 МэВ, может пройти максимум 25 г/см2, и если облучение происходит выше 200 м над уровнем земли, то все избыточное излучение поглотится в воздухе и не достигнет уровня земли. Источники информации 1. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 464 с. 2. Стожков Ю.И., Покревский П.Е., Зулло Ж. мл., Мартин И.М., Охлопков В. П. , Пеллегрино Ж.К., Пинто Х.С., Безерра П.С., Туртелли А., мл. Воздействие потоков заряженных частиц на интенсивность осадков. Геомагнетизм и аэрономия, 1996, т. 36, N 4, с. 211-216. 3. Чарахчьян А.Н., Базилевская Г.А., Стожков Ю.И. и Чарахчьян Т.Н. Космические лучи в стратосфере и околоземном космическом пространстве в период 19-го и 20-го циклов солнечной активности. Труды ФИАН, М.: Наука, 1976, т. 88, с. 3 - 50. 4. Лебедев А.Н., Шальнов А.В. Основы физики и техники ускорителей. М.: Энергоатомиздат, 1991, 528 с.
Формула изобретенияСпособ искусственного вызывания осадков, заключающийся в том, что на атмосферные облака воздействуют потоком заряженных частиц, отличающийся тем, что рассеянный поток заряженных частиц генерируют ускорителем элементарных частиц, установленным на самолете, облетающем облако.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе Дата прекращения действия патента: 04.04.2003 Номер и год публикации бюллетеня: 18-2004 Извещение опубликовано: 27.06.2004 Популярные патенты: 2473211 Приспособление для автоматической дойки молочного скота ... предохранительные меры, такие как перемещение конструкции 3 роботизированной руки или предохранительное натягивание троса 50.В определенный момент, центральный процессор 122 установит, что рассматриваемая корова была достаточно подоена, благодаря изображению с трехмерной камеры 100, свидетельствующему о том, что размер вымени уменьшился до определенной степени и/или поскольку соответствующие доильные стаканы 28 и соски 46 начали перемещаться друг относительно друга, как описано выше. В этот момент центральный процессор 122 отдаст приказ отсоединить доильные стаканы 28 для их перемещения по тросам 50 к соответствующим держателям 43 и переместить роботизированную руку 4 из-под ... 2267261 Молочно-доильный комплекс ... в нем поголовья за 2 часа, расположена симметрично по обе стороны помещения 1 в двух доильных залах 11. Доильная установка включает две доильные площадки 12, две доильные ямы 13, доильные аппараты, устройства для преддоильной обработки вымени (подмывание, массаж), единую систему молочных и вакуумпроводов (не показаны). Молочный блок (не показан) с оборудованием размещен над одним из доильных залов. На доильных площадках со стороны, противоположной доильной яме 13, в направляющих 14 установлены зигзагообразные ограничители 15 животных с возможностью возвратно-поступательного перемещения на длину 1,2-1,4 м посредством пневматического приводного механизма 16. Ограничители 15 ... 2227965 Способ возделывания бахчевых культур и устройство для его осуществления ... снабжено расположенной за второй парой лап фрезой для обработки почвы по глубине, равной глубине обработки первой парой лап (SU, авторское свидетельство №948307. М.кл.3 A 01 В 39/18, A 01 В 49/02. Заявлено 05.08.80; Опубл. 07.02.82. №29).К недостаткам данного устройства относятся ограниченные функциональные возможности и низкое качество обработки почвы в междурядьях. Рассматривая конструкцию и выполняемый ею технологический процесс применительно для возделывания бахчевых культур в условиях юга России следует отметить то, что сорняки в рядках не уничтожаются, а плети повреждаются. Для уничтожения сорной растительности в междурядьях необходимо прежде всего убрать плети бахчевых ... 2027346 Лесозаготовительная машина ... Затем холостым ходом при помощи холостого каната (органа 7) каретка возвращается к упорам у сучкорезной головки 3 и включением механизма управления захвата вновь зажимают комель дерева. После отторцовки механизмом пиления (аппаратом 4) и возвратом его в исходное положение машинист-тракторист задает нужную длину сортимента и включает рабочий ход каретки "Быстро". Каретка движется с заданной скоростью, одновременно происходит обрезка сучьев. По достижении управляющим элементом 12 дополнительного передающего элемента 11 заданной длины происходит автоматическое отключение рабочего хода "Быстро" и включение рабочего хода "Медленно", а при достижении основного передающего ... 2195644 Монитор для определения качества зерна ... указанного кожуха 11 рядом с магистралью 16 для зерна, в то время как приемный и электронный блок 30 можно поместить в менее опасном окружении, в частности, в задней части кабины уборочной машины. Такое расстояние может составлять, например, 3 м или отличаться от этой величины в обе стороны. В альтернативном варианте сенсорная головка 11 и, полностью или частично, электронный блок 30 можно установить рядом с магистралью 16, и в этом случае отпадет необходимость в оптическом волокне 26. Хотя сравнительно большой диаметр (600 мкм) волоконно-оптического коллектора 20 обеспечивает относительно хороший сбор излучения, вполне возможно, что в практических ситуациях кабель 28 и, таким ... |
Еще из этого раздела: 2197796 Рабочий орган ручного почвообрабатывающего орудия 2405306 Способ определения содержания крахмала по содержанию глюкозы с учетом индивидуального коэффициента пересчета в растительном материале 2206985 Упряжь для собак 2437864 Способ микробиологической переработки птичьего помета 2384052 Способ повышения эмбриональной жизнеспособности и естественной резистентности цыплят-бройлеров 2442301 Устройство почвообрабатывающего орудия 2153256 Инсектицидное средство и способ борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур 2498561 Способ тандемного возделывания сельскохозяйственных культур для повышения производства пищевых зерновых культур 2192734 Устройство для производства прессованных кип из корней лекарственных растений 2169462 Улей (варианты), способ его сборки и способ круглогодичного содержания в нем пчел |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||