В ЦЕРН (Европейском центре ядерных исследований) сейчас ведется эксперимент CLOUD с участием ученых из Российского ФИАНа. Вся необычность реализуемого проекта состоит в том, что изучается роль космических лучей, антропогенного воздействия и иных факторов, влияющих на процесс появления облаков.
Первый этап исследования резюмируется выводами о том, что на появление облаков оказывает огромное влияние ионизация состава атмосферы и содержание в ней различных химических элементов.
В эксперименте CLOUD задействована установка, представляющая из себя стальной цилиндр, диаметром 3 метра и высотой 2,8 метра, внутри которого воссозданы искусственно все условия для формирования облака. Так внутри можно менять химический состав облака, степень ионизации, давление и температурный режим, а от ускорителя к цилиндру ведется пучок из заряженных частиц-пионов, обладающих энергией ~ 3 ГэВ.
Юрий Стожков-профессор,главный научный сотрудник ФИАН и Владимир Махмутов, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей в ФИАН утверждают, что годоскоп-установка, служащая для замера потока частиц, была создана сотрудниками ФИАН. Данная установка позволяет получать данные о временном и пространственном распределении заряженных частиц-пионов, которые инжектируются ускорителем. Так же был изобретен прибор, улавливающий и измеряющий поток космических частиц специально для места проведения эксперимента CLOUD.
Интерес к волнам высокоэнергетичных заряженных частиц в атмосфере земли, т.е. к космическим лучам не случаен, потому как является основным источником ионизации атмосферы и оказывает значительное влияние на множество процессов, в том числе и на формирование облаков. Так еще в ХХ веке учеными из Дании была установлена связь между варьированием потока космических лучей и изменением облаков над исследуемым местом, а именно-Атлантическим океаном.
Причина изменения облаков заключается в изменении химического состава атмосферы под влиянием смешивания частиц космических лучей с молекулами воздуха и образованием ионов. Ионы в свою очередь формируют процесс нуклеации и с легкостью прилипают к разным конгломератам нейтральных молекул и аэрозолям, которые в будущем становятся центром образования облаков. Космические лучи обрушиваются на атмосферу постоянно, но процесс формирования облаков преимущественно зависит от их концентрации.
Хоть процесс нуклеации и открыт и является основной причиной формирования облачности, но он по прежнему остается до конца неизученным и пока не ясно, как он влияет на климат на земле. Владимир Махмутов обращает внимание, что эксперимент CLOUD как раз и несет за собой задачу выяснить эти процессы в планах у исследователей провести ряд экспериментов с элементами облакообразования, которые участвуют в нашей атмосфере при создании облаков.
В ранних экспериментах CLOUD было выявлено, что процесс нуклеации значительно ускоряется при увеличении концентрации серной кислоты в газообразном состоянии-H2SO4, а так же аммиака, которые впоследствии становятся центрами скапливания молекул воды. А появление ионов, причем не важно как они появились-или от заряженных пионов, или от космических лучей-увеличивают скорость процесса нуклеации в десятки раз.
В реальных условиях, даже в нижней атмосфере все вышеописанные процессы происходят в сотни раз быстрее, в связи с чем в проекте CLOUD стали экспериментировать с разными компонентами, которые тем или иным образом могли бы оказать влияние на нуклеацию. Так, в частности было установлено, что даже незначительное увеличение концентрации C2H7N (диметиламина) в экспериментальном цилиндре повышает скорость процесса нуклеации не в разы, а на 2-3 порядка, что уже наиболее приближенно к естественным природным процессам.