Капли дождя, падая с неба на землю, по пути захватывают множество крошечных частиц, взвешенных в воздухе. Процесс захвата каплями частиц аэрозоля называется коагуляцией – благодаря этому природному явлению воздух очищается от загрязнителей вроде сажи, сульфатов и органических частиц.

Эксперты по атмосферной химии Массачусетского технологического института (MIT) провели серию экспериментов по изучению коагуляции и выяснили тонкости этого процесса. По словам руководителя исследований, профессора Дэна Цицо, его группе удалось получить наиболее полные данные о коагуляции аэрозолей на сегодняшний день.

"Если вы, например, проводите компьютерное моделирование и хотите выяснить, насколько эффективно облако в Бостоне очистит атмосферу по сравнению с облаком в Чикаго, которое находится намного выше, то наши расчеты помогут это проделать. Это поможет в исследовании таких вопросов, как зависимость здоровья человека от качества воздуха и влияние облаков на климат", – говорит Цицо.

В процессе коагуляции ключевую роль играет электрический заряд капель. Однако этот заряд настолько мал, что в лабораторных условиях захват каплями частиц аэрозоля воспроизвести очень сложно. Поэтому обычно в опытах по изучению коагуляции величина заряда превышает норму в 10–100 раз, что в реальности соответствует чрезвычайно сильной грозе. С данной проблемой в MIT успешно справились, построив специальную стеклянную камеру, которая смогла генерировать капли воды с заданными параметрами. Чтобы довести величину заряда капель до реалистичной, химики установили в камеру источник слабого радиоактивного излучения.

Затем в нижнюю часть камеры нагнетался аэрозоль, содержащий частицы строго заданного размера. Твердые частицы сбивались каплями воды, вода испарялась, оставляя соль. Затем химики изучали осадок на дне камеры при помощи масс-спектрометра и определяли, сколько в нем было частиц, покрытых солью (т.е. захваченных в процессе коагуляции каплями воды).

Впоследствии эксперимент многократно повторялся, но при других условиях – изменялась влажность в камере, заряд, размер и частота падения капель. В целом выяснилось, что мелкие капли активнее притягивают частицы аэрозоля, особенно при повышенной влажности воздуха.