翠湖园
第1楼2011/07/17
三水硝酸极地平流层云的形成和化学催化反应(1)
平流层空气极为干燥,相对湿度只有1%左右,几乎没有云、雨等天气现象,但是在漫长的极地冬夜期间,仍会因严寒形成极地平流层云。
在南极的6月,极夜的冬季来临,没有太阳加热,气温常会下降至-80℃左右,平流层的三水硝酸(NHO3·3H2O)在-78℃的条件下就会包围住直径约0.1微米的硫酸微粒,形成直径约1微米的颗粒,但是颗粒细小,而且比较分散,常常大规模地生成,有时分布范围可达数千公里,组成一种肉眼看不见的极地平流层云。
这些硫酸微粒部分起源于人类活动,有些則是天然的。例如1982年墨西哥艾尔奇肯火山爆发,把500万吨左右的硫化物直接喷入平流层。
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第2楼2011/07/17
三水硝酸极地平流层云的形成和化学催化反应(2)
冬季极地气温继续下降至-83℃以下,水汽就会附着在三水硝酸颗粒表面,凝结成冰粒。三水硝酸组成的极地平流层云就会继续发展成另外两种冰粒组成的极地平流层云。如果气温快速下降,冰粒直径约为两微米左右,密集分布,在阳光折射下,出现珍珠般光泽,这种极地平流层云因此称为贝母云。如果气温缓慢下降,冰粒直径大约为10微米,生成的冰粒密度较稀,这种平流层云不如贝母云明显可见,肉眼勉强可见。
由三水硝酸、小冰粒、大冰粒组成的三种极地平流层云在南极比北极更常见,其中三水硝酸极地平流层云在南极最普遍。三水硝酸极地平流层云不仅把氯贮存物质吸收到颗粒的界面上,并且产生化学反应,释放氯气:ClONO2+HCl→Cl2+HNO3。一旦9月来临,南极春季阳光普照,在短短几个小时内,活泼的氯气被分解成两个氯原子:Cl2+hv→Cl+Cl。由于生成三水硝酸消耗大量的氮氧化物,并且三水硝酸极地平流层云的冰粒界面产生氢氯酸和硝酸氯的化学反应,既消耗氯贮存物质又消耗它的生成物质。