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1.低温低圧実験槽の製作
成層圏大気に相当する条件下で、酸性水滴の凍結条件を調べる低温低圧実験槽を製作した。この実験槽の内部には、酸性水滴を白金線(直径:1μm)に吊るすサンプルホルダーと各種蒸気を供給する蒸気槽を作成した。サンプルホルダーと蒸気槽は各々独立に液体窒素を用い-130℃まで冷却できるようにし、これらの温度は温度調節器で制御した。実験槽内部の圧力は100と10hPa間の一定気圧に保った。白金線上の水滴は実験槽側面のガラス窓を通して顕微鏡で観察し、水滴の状態はCCDカメラを用いて撮影した。また、この実験装置では、水滴の凍結によって生成した氷晶の化学組成を調べるため、氷晶を電子顕微鏡メッシュ上に採集できるようにもした。
2.各種酸性水溶液微水滴の凍結温度の測定
水滴の酸性物質として、硫酸、塩酸とメタンスルホン酸を選び各々標準試薬(特級)を希釈し、各種濃度の酸性溶液を作成した。また、硫酸と硝酸の混合溶液も作成した。これらの溶液の微小水滴(直径:20〜70μm)はネブライザーまたはマイクロピペットを用いて作成し、白金線に吊るし、実験した。微水滴の凍結温度は、圧力20hPaの下で、水滴の粒径を変えないよう槽内の水蒸気圧を調節し、測定した。その結果、水滴の凍結温度は、酸性物質の種類と濃度によって変化したが、硫酸水滴と硝酸水滴が他の物質と比べ高いことが見出された。
3.成層圏雲粒子の凍結核と形成条件の推定
成層圏大気中のエアロゾル粒子の性状や成層圏雲の発生条件に関するこれまでの知見に、本研究で得た結果を加えて考察した結果、成層圏雲粒子の形成に主に寄与する凍結核は硫酸水滴ではないかと推定された。
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