>
Кількісна оцінка зміни ізотопного складу в процесі випаровування і конденсації при різних - умовах проводилася В. Дансгаардом [76, 77] та іншими. В основу обчислень покладені наближені рівняння Релея:
для випаровування
/N0 == (12)
для конденсації
/N0 = (13)
де N0 і N - вміст важкого компонента в рідкій і газо-подібної фазі в початковий і кінцевий моменти; V0 і V - початковий і кінцевий обсяги води; - коефіцієнт розділення ізотопів в рівняннях (12,13).
У процесі випаровування (> 1) відповідно до рівняння (12) залишкова фракція повинна збагачуватися важкими ізотопами. При конденсації - рівняння (13) - буде спостерігатися залежність зворотного характеру, тобто послідовне збіднення частини, що залишилася пара важкими ізотопами. Рівняння (12) і (13) застосовні для систем, в яких дотримується рівновага між фазами і знову утворюються пар і конденсат відразу ж видаляються. p> У природній обстановці поведінка ізотопів у випарному процесі не підкоряється закону дистиляції Релея, оскільки, як правило, термодинамічна і ізотопне рівноваги в системі не встигають встановитися, що призводить до кінетичного ізотопного ефекту. Фізичний зміст явища неравновесности системи рідина - пара до кінця не з'ясований. Однак однією з причин її є переважне збільшення тиску парів якої з ізотопних різновидів. На відміну від випаровування, процес розділення ізотопів при конденсації опадів протікає в умовах, вельми наближаються до рівноважних. Проведене Г. Крейгом [72] в 1961 р. вивчення великої кількості зразків води з річок, озер і атмосферних опадів з різних районів світу дозволило встановити важливу кількісну взаємозв'язок між величинами D і 18О для вод метеорного формування. Вона показала, що кореляційна залежність для вод, що не зазнали інтенсивному випаровуванню, описується рівнянням регресії
D = 818О + 10. (14)
Рівняння (14) отримало в літературі назву В«лінія метеорних водВ» (або В«пряма КрейгаВ») і використовується в якості одного з діагностичних ознак при встановленні походження природних вод по ізотопним данним.Виполненние В. Дансгаардом теоретичні розрахунки і експериментальні дослідження [ 77] на прикладі 34 станцій, включаючи одну антарктичну, дозволили встановити з коефіцієнтом кореляції 0,995 значення тангенса кута нахилу 8,04 В± 0,14 і таким чином показати їх гарну згоду з тангенсом кута нахилу в рівнянні (14). Було також показано, що конденсація хмарного пари в природних умовах протікає за законом Релея шляхом изобарического охолодження від 20 до 0 і потім від 0 і до -20 шляхом адіабатичного охолодження. Вільний член вказує, що випаровування з океану відбувалося досить швидко і в нерівноважному процесі, тобто переважно утворювався надлишок дейтерію. Тангенс кута нахилу для рівноважних процесів, що відповідає значенням, близьким до 8 В± 0,5, і для нерівноважних - 3 - 5, показує, що фракційне поділ ізотопів водню у відповідне число разів більше, ніж кисню. p> Між температурою приземного повітря і величинами D і 18О для великого числа прибережних континентальних і острівних станцій встановлена ​​лінійна кореляція [77], описувана рівняннями
D = 5,6 ta - 100; (15)
18О = 0,69 ta - 13,6, (16)
де ta - температура повітря,.
Великий фактичний матеріал, отриманий з ініціативи МАГАТЕ багатьма лабораторіями для різних частин земної кулі, в тому числі і лабораторією ІГФМ АН УРСР для ряду кліматичних зон європейської та азіатської частин Радянського Союзу (див. гл. III), а також дані Всесоюзного науково -дослідного інституту гідрогеології та інженерної геології (ВСЕГІНГЕО) для метеоплощадки В«ЩеміловоВ» не суперечать, за винятком деяких регіональних відхилень, виявленим загальним закономірностям і свідчать про їх широку поширеність. Останнє, мабуть, наштовхнуло деяких дослідників на думку про можливість обмежитися поелементним вивченням ізотопного складу атмосферних опадів, наприклад тільки лише з ізотопів водню [Friedman I. ea, 1964] або кисню [Hitchon В. е. а., 1972 р.]. Видається, що найбільш цікава інформація про поведінку ізотопів в гідрологічному циклі може бути отримана лише при спільному вивченні ізотопного складу обох елементів: водню і кисню. Тільки такий підхід дозволяє крім дослідження загальних закономірностей підмітити інтимні сторони механізмів поведінки ізотопів, важливі для розуміння причин їх фракціонування в природних умовах. Зокрема, на підставі виконаного регресійного аналізу В.А.Поляковим та ін [1978] по накопичених МАГАТЕ матеріалами багаторічних режимних спостережень за зміною концентрації дейтерію і кисню-18 в атмосферних опадах великого числа регіонів земної кулі встановлено, що для деяких станцій в рівняння Крейга (14) слід внести суттєві регіональні поправки. Так, для станцій Бетел, ВСЕГІНГЕО, Відень, Гібралтар і Норд тангенс кута нахилу змінюється в інтервалі від 5,6 до 7,2, вільний член - від - 25,2 до - 0,6. Для опадів континентальни...
