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Der Gegenstand der Erfindung ist
eine Vorrichtung zum Verwenden von Sonnenenergie mit sammelnden/strahlenden
Einheiten, die sich auf der geostatischen Umlaufbahn befinden, um
Energie an Empfangseinheiten auf der Erde oder in der Atmosphäre auszustrahlen,
damit die Wirkungen der Bildungen von z. B. tropischen Wirbelstürmen, Tornados
und Überflutung-verursachenden
Monsunen und Hagel reduziert werden.
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Ein Grundvorteil der Verwendung von
Sonnenenergie liegt darin, dass eine kostenlose Energie verwendet
wird und gleichzeitig die Umgebung nicht verschmutzt wird. Nach
der Öl-Preis-Zunahme in den Siebzigern
erwachte die Idee zum Errichten von Vorrichtungen, die Sonnenenergie
benutzen und an der Erdumlaufbahn um die Erde herum stationiert
werden. Gemäß eines
Konzepts würden
Reihenspiegel auf der geosynchronen Umlaufbahn aufgestellt werden
und diese die Sonnenstrahlung auf die Energieumwandelnden Vorrichtungen
fokussieren, die elektrischen Strom in Mikrowellenform umwandeln
und dann an die Erde ausstrahlen. Von dieser Lösung nahm man aufgrund der
Ausführungsschwierigkeiten Abstand.
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Gemäß einer anderen Lösung würden Solarzellen
mit großen
Oberflächen
auf der geosynchronen Umlaufbahn eingesetzt werden und würden dort elektrischen
Strom erzeugende Kraftwerke bilden, worin die elektrische Energie
in Mikrowellenform umgewandelt und an Empfänger auf der Erde ausgestrahlt
wird. Der Grundnachteil dieser Lösung
liegt darin, dass die Silizium-Solarzellen teuer sind und ihr Wirkungsgrad
sowohl aufgrund der Energieumwandlung mit mehreren Stadien als auch
der Beugung von Mikrowellen sehr gering ist.
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Solarzellen werden in der Praxis
verwendet, um elektrischen Strom zu erzeugen, der für den Betrieb
von verschiedenen Satelliten und Vorrichtungen in großer Anzahl
verlangt wird und sich auf unterschiedlicher geostatischer Umlaufbahn
um die Erde herum bewegt. Siliziumkristalle oder ein Einheit-Kristall,
der aus Galliumarsenid hergestellt wird, oder Polykristalle, werden
für Solarzellen
verwendet, und die aus ihnen gemachten Rohlinge werden von einer lichtdurchlässigen,
widerstandsfähigen
Schicht überzogen,
die sie gegen den Aufprall von Pulver-ähnlichen Mikrometeoriten schützt.
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Die oben eingeführten Solarzellen haben insbesondere
hochgradige Bedeutung bei der Bereitstellung elektrischen Stroms
für die
Satelliten auf der geostatischen Umlaufbahn, da diese Vorrichtungen, die
vornehmlich für
die Programmverbreitung, Telekomunikation (sowie für Militäreinsätze) verwendet werden,
eine sehr ausgedehnte Lebensdauer haben. Die Grundbedingung für diese
lange Lebensdauerfunktion ist die kontinuierliche Energieversorgung, die
von den Solarzellen bereitgestellt wird.
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Trotz dieser Tatsache, dass in Teilen
des Weltraums außerhalb
der Atmosphäre
die Sonnenenergie in Übereinstimmung
mit der Zeit und dem Standort als Koordinaten ohne Einschränkung erhältlich ist,
und diese Sonnenenergie mit der Intensität von 1,3 kW/Quadratmeter nicht
wie im Fall der an die Erde ausgestrahlten Sonnenenergie, die von
Wolken in der Atmosphäre
und der Absorptionsfähigkeit
der Atmosphäre
beeinflusst wird, unbeeinflusst ist, wird diese vorteilhafte Energiequelle
gemäß dem gegenwärtigen Stadium
der technischen Entwicklung zu einem sehr geringen Grad (wie es
zuvor eingeführt wurde)
verwendet.
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Von der Erkenntnis aus startend,
dass die von einem auf einer geostatischen Umlaufbahn befindlichen
großflächigen Spiegelsystem
aufgefangene Sonnenenergie aufgrund der Bündelungsfähigkeit der Sonnenstrahlen
mit einem gebündelten
Strahl und geringen Verlustgraden und ohne Verschmutzung der Umgebung
an den Empfänger
auf der Erde überführt werden
kann, kann der genaue Aufbau des oben erwähnten Spiegelsystems mittels
der Verwendung von für
die Satellitentechnologie verwendeten Navigationssystemen errichtet
werden, und deshalb werden diese Vorrichtungen für die Energieerzeugung und/oder
für die
Ver teidigung gegen eine Katastrophen-herbeiführende atmosphärische Bildung verwendet.
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Die Bewegung der Spiegel mit großer Oberfläche, die
aus Metall- oder Kunststoffplatten mit einer richtigen Dehnungsbeanspruchung
hergestellt und auf einer Seite der Fläche mit Spiegeln versehen sind,
sowie aus Schichtelementen mit einer auf einem Rahmen ausgebreiteten
abspiegelnden Fläche, die
für die
Navigation herstellt werden, und anderen Arten an Strukturelementen
hergestellt sind, wird durch einen hydraulischen oder mechanischen
Bewegungsmechanismus hergestellt, der auf der geostatischen Umlaufbahn
ausgesetzt wird.
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Computer mit einer Hochleistungs-
und Steuerungsausstattung, die an die Navigationsausstattung gekoppelt
sind, die Laser- und Mikrowellenstrahlen ausstrahlt und absorbiert,
und die unabhängig
und in der richtigen Entfernung zur Spiegelgruppe der passenden
Koordinaten auch auf der Erdoberfläche aufgestellt werden, werden
für die
Richtungseinstellung des Spiegelsystems verwendet.
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Die Richtungseinstellungs- und -positionierungs-Fixierung
wird durch Raketen und Hilfsraketen hergestellt, die an geeigneten
Punkten der Spiegelgruppe, vorzugsweise an ihren am weitesten außen befindlichen
Halteaufbauflächen,
befestigt sind. Passend geplante und implementierte Raketen (d.
h. Photonenraketen) mit einer langen Betriebs-Lebensdauer werden
als Raketen und Hilfsraketen verwendet.
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Daneben wurde die Energie-erzeugende Gelegenheit
im Kosmos eine zeitlang nicht bis zu einem richtigen Grad ausgenutzt,
da es ein für
die Wissenschaft und die Praxis ungelöstes Problem geblieben ist,
die in der Atmosphäre
entstehenden natürlichen
Katastrophen zu verhindern und abzuwenden, und zwar ungeachtet davon,
dass die meteorologischen Forschungen in ausgedehntem Maße die Gesetze
der natürlichen
Phänomene
untersuchen, die eine Katastrophe verursachen, und sie bis zu einem bestimmten
Grad für
eine mögliche
Vorhersage herangezogen werden können.
Die Verhinderung und Abwendung von Katastrofen wie tropischen Tornados,
Wirbelstürmen,
usw., bilden vollkommen ungelöste
Aufgaben.
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Die Abwendung von Hagel ist das einzige Gebiet,
auf dem praktische Ergebnisse bekannt sind. Zwei Lösungen werden
verwendet, um diesem vorzubeugen. Eine Lösung liegt darin, das Wachsen
von Eisembryonen mit verstärkter
Kernbildung zu blockieren. Gemäß der anderen
Lösung
werden zu einem passenden Zeitpunkt frostende Kerne in richtiger
Menge in Bezug auf das richtige Ausmaß der passenden Sturmwolke
bereitgestellt, um mehr Embryonen zu erzeugen, die die Zahl der
Eisstücke
erhöhen
und den Wassergehalt der Wolke entfernen.
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Der Ausgangspunkt für die erste
Lösung
liegt darin, dass das Embryostadium die Phase darstellt, wo es die
Gelegenheit zur Einflussnahme gibt, da später während des Hagelbildungsvorgangs,
wenn die Phase der Embryobildung vorüber ist und Eisstücke erzeugt
wurden, die zum Herunterfallen bereit sind, die Chance zur Eingriffnahme
sehr gering ist. Das Embryostadium erwächst in erster Linie der Bildung
aus einer "sauberen", überkühlten Wasserwolke.
Wenn dieser Bereich, der weiche Eisteile kegeliger Form enthält, zu eine
Wolke gemischter Substanz verformt werden kann, dann gibt es die
Gelegenheit, dass sich anstelle weicher Eisteilchen große Schneeflocken
entwickeln. Die geringe "Sammeleffizienz" und ihre langsame
Fallgeschwindigkeit unterstützt
ihr Aufsteigen beim Aufdämpfen
genauso wie ihr Amboss-förmiges
Aufsteigen. Dafür
wird eine hohe Kernbildungsgeschwindigkeit verlangt, da Eiskristalle
richtigen Ausmaßes
und in angemessener Zahl erforderlicherweise bereits bei 10° Celsius
in der oberen Lufthöhenrichtung
der Hagelwolke sind. Viele Schneeflocken entwickeln sich gleichzeitig,
was den Wassergehalt der Wolke auf wirkungsvolle Weise beseitigt.
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Für
die Auswertung der Kernbildungsgeschwindigkeit auf der Grundlage
der wachsenden Geschwindigkeit der Eiskristalle muss man Rechnungen
anstellen, um die Menge von 1 Kubik-Kilometer von Silberiod zu berechnen.
Dies erfordert die detaillierte, sorgfältige Analyse der Sturmwolke
vor der Kernbildung und erfordert die direkte Zufuhr der wirkungsvollen
Substanz in den aktiven Teil der Wolke. Das wird mithilfe des auf
dem Deck eines Flugzeugs angebrachten "meso-meteorologischen" Systems erreicht.
Die Kernbildung mit dem Flugzeug wird unmittelbar unter dem stromaufwärts befindlichen
Bereich durch die Basis der Wolke gemacht. Dies erfordert einen
sehr gut definierten stromaufwärts
befindlichen Bereich, in dem die Luftzufuhr gemessen werden kann
und der während
seiner gesamten Lebensdauer verdickt werden sollte. Die Kernbildung
ist bei höheren
Temperaturen, wo sich die künstlichen
Embryonen entwickeln, wirkungsvoller, und daher nimmt die AgI-Effizienz
durch die Berechnung der Kernbildungsgeschwindigkeit ab. Das halbkugelförmige "Geplätscher" der zunehmenden
Hagelwolke kann während
der Eindringung in die Topauze auf bis zu 2 km ausgedehnt werden,
und daher müssen
sich mehrere Flugzeuge, die die Kernbildung durchführen, an
den Feldern des oberen Aufströmung
verteilen.
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Der wesentliche Kern der zweiten
Lösung lautet
wie folgt: Entfernen des Wassers mithilfe der Hagelpartikeln. Diese
Lösung
ist in stärkerem
Maße an
die Beschreibung der Vorgänge
innerhalb der Wolke und an die Gelegenheit der direkten Eindringung
der Kernbildungssubstanzen gebunden.
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Die Rolle der Kernbildungssubstanz
wird nicht von der Erzeugung der Eiskristalle aufgehalten, aber
diese sollte vornehmlich diejenigen Wassertropfen frieren, die groß genug
sind, um das Wachsen neuer Eisembryonen zu lancieren. Diese Aufgabe wird
nach einer Begutachtung mit der Unterstützung eines Radars mit dem
Starten einer mit AgI gefüllten Rakete
und ihrer Führung
in Richtung des wachsenden Hagelbereichs mittels Verwendung des
Radars gelöst.
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Die Diffusionsfähigkeiten der Partikel werden durch
die vorbeugende Tätigkeit
mit Boden-Generatoren verwendet. Es ist sehr wichtig, diese Stellungen durch
diese Lösung
auszusuchen, die auf technischem Wege eine künstliche Modifikation herstellt. Boden-Generatornetzwerke
wurden in einigen gefährdeten
Bereichen errichtet, um die Wirksamkeit zu erhöhen.
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Gegenwärtig bekannte Verfahren zum Schutz
vor Hagel haben diese Einschränkungen,
neben ihren sehr hohen Kosten, da sich viele Länder aufgrund ihrer finanziellen
Situation in den sehr großen
landwirtschaftlichen Gebieten oder in den anderen Gebieten, die
man schützen
will, keine kohärenten
Netzwerke leisten kann, und auch die technische Seite ist nicht
gelöst.
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Jede Lösung innerhalb der schützenden
Verfahren bietet keinen 100%igen Sicherheitsgrad. Der Grund dafür liegt
darin, dass man, wenn sich die Hagelzelle selbst auf ziemlich schnelle
Weise bildet, in dieser Situation im Falle einer Vorbeugung mit
einem Flugzeug, nicht in der Lage ist, das Aufziehen von Hagel bzw.
die sich daraus ergebenden Schäden
zu stoppen, wenn sich der gefährdete
Bereich in großer Entfernung
zur Luftbasis befindet, oder wenn sich das Gebiet außerhalb
der Reichweite der Hagel-abwendenden Raketen oder Boden-Generatoren
befindet.
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Wenn für die Kernbildung ein geringerer (nicht
richtiger) Anteil an AgI als erforderlich verwendet würde, könnte dies
in einem reduzierten Ausmaß zumindest
die Bildung von Hagel bewirken.
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Die falsche Festsetzung der Richtung
der Ströme
und der Stärke
oder die Abwesenheit der Einstellung in Bezug auf die mittlerweile
geschehene Modifikation haben eine Auswirkung auf das Ergebnis der
Vorbeugung.
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WO-A-90/10378 beschreibt ein Verfahren zum
Richten der Sonnenenergie in eine atmosphärische Formation.
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Mit dieser vorliegenden Erfindung
ist es meine Aufgabe, eine Vorrichtung auszuarbeiten, die die ökonomische
Ausnutzung der Sonnenenergie sowohl für die Vorbeugung als auch für die Abwendung von
natürlichen
Katastrophen gewährleistet,
die aus der Atmosphäre
herrühren.
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Die obige Aufgabe wird durch eine
Vorrichtung, wie im Anspruch 1 definiert, gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte
der Erfindung werden in den anhängenden
Ansprüchen
vorgetragen.
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Weitere Details der Erfindung werden
anhand von Beispielen gezeigt, die mit der Unterstützung von
Zeichnungen vervollständigt
werden.
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1 zeigt
die schematische Ansicht gemäß der Erfindung;
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2 ist
die Ansicht der Sammelnden/Bündelnden-Strahlungseinheit;
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3 zeigt
den Aufbau der Empfangseinheit auf der Erde;
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4 zeigt
im Querschnitt einen Teil der ausgehöhlten Ausstattung der Empfangseinheit
auf der Erde;
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5 zeigt
das erste Stadium des sich aufrichtenden tropischen Wirbelsturms;
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6 zeigt
das zweite Stadium des sich aufrichtenden tropischen Wirbelsturms;
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7 zeigt
das dritte Stadium des sich aufrichtenden tropischen Wirbelsturms;
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8 zeigt
das vierte Stadium des sich aufrichtenden tropischen Wirbelsturms;
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9 zeigt
die Bestrahlung des sich aufrichtenden tropischen Wirbelsturms mit
eine Hitzestrahl;
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10 zeigt
die Ausdünnung
des Wirbelsturms aufgrund seiner Bestrahlung mit dem Hitzestrahl;
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11 zeigt
das doppelströmige
System des Tornados;
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12 zeigt
die Bestrahlung der Schicht-Bildung vor der Aufrichtung des Tornados;
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13 zeigt
die Bestrahlung des äußeren Wirbels
des Tornados und der den Tornado enthaltenden Sturmzelle;
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14 zeigt
die Strömungsbedingungen
der Wolkenschichten, die auf der Basis der Strahlung mit einer Wärmeenergie
entstanden sind, die den feuchten pazifischen Winden angehören, die Überflutungen
bewirkt haben;
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15 zeigt
die horizontale Ausbreitung von Wolkenschichten, die von Hitzestrahlen
bestrahlt werden;
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16 zeigt
die zweite Phase der horizontalen Ausbreitung;
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17 zeigt
eine Cb-Wolke, die eine Hagelzelle enthält;
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18 zeigt
die Bestrahlung mit dem Hitzestrahl der Hagelzelle;
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19 zeigt
die sich aufgrund der Bestrahlung auflösenden Wolken.
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Der Entwurf der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist in der 1 ersichtlich.
Sammelnde/strahlende Einheiten 1 befinden sich auf der geostatischen
Erdumlaufbahn F. Sonnenstrahlen kommen aus der mit Pfeilen markierten
Richtung, und daher werden die sammelnden/strahlenden Einheiten in
dieser Richtung ausgerichtet. Empfangseinheiten 2 auf der Erde befinden
sich auf der Oberfläche
der Erde F, wo zu der Strahlung in gebündelter Form die Sammel/Strahlungseinheiten
1 gelangen. Spiegelgruppen werden immer in der günstigsten Richtung ausgerichtet,
und sie können
die Strahlung mit ihrer größten Oberfläche auffangen
und sie an die Richtung mit optimalen Winkel überführen.
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Der Entwurf der Sammelnden/Strahlenden Einheit
1 wird in 2 gezeigt.
Auf der linken Seite der Figur befinden sich ein Sammelspiegel,
der die mit einem Pfeil markierte Sonnenstrahlung empfängt und
sie auf gebündelte
Weise an projizierende Spiegel 4 überführt, von wo der Strahl weiterhin
an bündelnde
Spiegel (5) geht. Von hier aus geht er auf gebündelte Weise an die Empfangseinheit
auf der Erde.
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Die Sammelnde/Strahlende Einheit
1 wird mit einer Navigationseinheit 6 bereitgestellt. Dies macht
es möglich,
die Spiegel der Einheit richtig auszurichten, nämlich der Sonne und der gebündelten Bestrahlung
auf die Erde folgend.
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An der Zeichnung kann man auch sehen, dass
der Sammelspiegel 3 und der bündelnde
Spiegel 5 aus Spiegelsegmenten 7 aufgebaut werden, und dass diese
Spiegelsegmente 7 unabhängig
bewegt werden können
und auch ihre synchronisierte Bewegung errichtet werden kann.
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In der 3 wird
die Ausführungsform
eines ausgehöhlten
Wärmeempfängers 8
der Empfangseinheit 1 auf der Erde gezeigt, in dem die gebündelten
Strahlen ankommen. Der ausgehöhlte
Wärmeempfänger 8 ist
kegelig ausgebildet und sein in 9 gezeigtes
inneres Rohrnetzwerk 9 ist breitgestellt.
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Der ausgehöhlte Wärmeempfänger 8 wird an einen Wärmetauscher
gekoppelt (aufgrund seiner Einfachheit wird er in der Figur nicht
gezeigt). Im Rohrnetzwerk 9 gibt es günstigerweise flüssiges Natrium
als Wärmeüberführungssubstanz,
und das durch die einfallende Energie erwärmte Natrium wird in einen
Wärmetauscher
getrieben, wo Dampf erzeugt wird, wobei der Dampf in den Energieerzeugungseinheiten
die Turbinen und Generatoren antreibt und Elektrizität erzeugt.
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Neben dem Erzeugen von Elektrizität kann die
Erfindung gemäß der Erfindung
verwendet werden, um meteorologische Bildungen, d. h. tropische Wirbelstürme, Tornados, Überflutungverursachende Monsune
und Hagel, zu verhindern bzw. zu mildern sowie die Auflösung der
entwickelten Bildung herzustellen. Tropische Wirbelstürme führen Bildungen des
atmosphärischen
Bewegungssystems als die verheerendsten Stürme der Welt mit sich. Für diese Bildungen,
die sich über
den warmen Ozeangebieten entwickeln, sind das sehr kleine Oberflächendruckminimum,
sehr raue Winde und Wolkenbrüche
wie Regen charakteristisch. Ihr zentraler Kern ist das "Auge" des Sturms, in dem
die Winde schwach und die Wolken vergleichsweise klein sind. Der
Entwicklungsvorgang enthält
mehrere Schritte. In der ersten Phase baut sich das Energiesystem
aus den unstetigen und nicht aus den kontinuierlichen Sturmcentimen
auf, und dieser Energieanteil-Überschuss
wird angehäuft,
was genug ist, um die Schicht der freien Konvention zu erreichen.
Ihre Embryos entwickeln sich aus Übertragungszellen, die in der
Nähe der
Linie des tropischen Zusammenströmungsbereichs aufgestiegen
sind. Energie hochgradiger Labilität erfüllt sich in den Bereichen wechselnder
Winde in der Windstellen Periode. Die Wetterbedingungen sind ungewiss,
es gibt Wolken und hier und da ein bißchen Regen, aber die durchschnittliche
Windgeschwindigkeit ist gering und der Meeresspiegeldruck nimmt
langsam ab. Ein Stoß setzt
nach langem Warten den hohen Strom aus, und der Übertragungsvorgang startet.
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Es gibt vier Stadien für die Entwicklung
eines tropischen Wirbelsturms. Das erste Stadium kann man in der 5 sehen, wenn eine schwache
Tiefdruck-Bildung über
dem Meeresspiegel auftaucht, sich angehäufte Türme entwickeln und die Temperatur
innerhalb der senkrechten Säulen
bis hin zur Troposphäre
langsam steigt, sich Isobare-Oberflächen in den oberen Schichten
auftun und sich in der oberen Troposphäre Luft auszubreiten beginnt,
während in
der Nähe
der Solloberfläche
das Einströmen
warmer Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt einsetzt.
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Das zweite Stadium wird in 6 gezeigt. Hier nährt die
untere Schicht die zyklopische Zirkulation der einströmenden Luft,
und ein kontinuierlicher zyklopischer Wirbel entwickelt sich hoch
bis zur Mitte der oberen Troposphäre. In der Zwischenzeit entwickelt
sich auch ein Tiefdruckkern, der von einem Hochdruckring umgeben
wird. Die Luft strömt
zunächst
in die Umfangsrichtung und dann nach rechts zum anti-zyklopischen Weg
heraus. Im Übertragungsbereich
steigt die Temperatur immer weiter, und die oberen Arme der Ausbreitung
dehnen sich aufgrund der zyklonischen Zirkulation zu größeren und
größeren Bögen aus,
während
der stromabwärts gerichtete
Strom im oberen Teil einsetzt.
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Im dritten Stadium (7) wird der Strom geordneter: Unten einströmende Luft
kommt mit höher
und höherer
Tangentialgeschwindigkeit aus weiter Entfernung. In der Zwischenzeit
wird der mittlere Kern breiter, in dem sich die stromabwärtige Luftbewegung
senkt. Gleichzeitig erstreckt sich die Abweichung bis zum Bereich über dem
Kern und in der Troposphäre
setzt ein turbulenter Massenaustausch zwischen der Luft des entwickelten
Auges und der Luft der Wolkenwand darum herum ein.
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Das vierte Stadium der zyklonischen
Entwicklung wird in 8 gezeigt,
wenn die senkrechte Massenzirkulation zu dieser anschließenden latente Hitze
auch die kinetische Energieerzeugung freisetzt und ein Gleichgewicht
erhalten wird, und das zeitweilige Gleichgewicht der Gesamtenergie
und der Impulsmomentausgleich wird erzeugt. Die Entwicklung tropischer
Wirbelstürme
hat zwei wichtige Bedingungen. Eine Bedingung ist die, dass der
Unterschied in der Windgeschwindigkeit zwischen dem Wind, der in den
oberen Schichten vorherrscht, und im oberen Teil der Troposphärenschicht
in der Höhe
von 14 km vorherrscht, nicht größer als
7 Meter pro Sekunde sein muss. Die andere Bedingung ist die, dass
sich in der Mitte des Systems jene Art des Kerns entwickeln sollte,
die bis zu 10–12
km Höhe
wärmer
als seine Umgebung ist.
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Das charakteristischste des tropischen
Wirbelsturms lieg darin, dass er seine zyklonische Zirkulationseinströmungsschich
unten und eine ausgedehnte Schicht in der Höhe hat, wo sich die ausströmende Luft
im Cirruswolken-Chevalure in Form eines Fächers erstreckt. Es gibt eine
externe gemeinsame Linie zwischen dem Bewegungssystem des Wirbelsturms
und der Luft des Umgebungsbereichs, die auch einen Grenzbereich
bildet, und hier kehrt ein Teil der von oben nach unten drehenden
herausströmenden
Luft in das Wirbelsturm-Strömungssystem zurück. Der
innere Regenfallbereich ist die Mischung des stärksten Regenfalls und Windes.
Es gibt tropische Wirbelstürme,
die einen oder zwei Regenfallbereiche enthalten.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung rührt von
der Erkenntnis her, dass die Unterbrechung des Gleichgewichts der
tropischen Wirbelstürme
zur Auflösung
des Wirbelsturms führt.
Die Grundbedingung zum Beibehalten des Gleichgewichts, die für das Zusammenströmen nötig ist,
liegt darin, dass die von der unteren Richtung einströmende Luft
warm sein sollte und genug Feuchtigkeit haben sollte, während über dem
tropischen Wirbelsturm ein kalter "Kern" plaziert
werden sollte und die Luft, die die Ausbreitungen (Arme) umgibt,
eine niedrige Temperatur haben sollte.
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Die natürliche Auflösung des tropischen Wirbelsturms
wird sicher durch die kalte Oberfläche des Ozean hergestellt (an
den der Wirbelsturm während seiner
Bewegung gelangt), und zwar mit der Unterbrechung des Gleichgewichts,
und auf dieselbe Weise kann die Auflösung des Wirbelsturms auf künstliche
Weise ausgelöst
werden, wenn die Luft im Cirruswolkenschirm und in den Cirruswolkenarmen
aufgewärmt
wird.
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Großflächige Spiegelsysteme bündeln und sammeln
Sonnenstrahlen, durch die eine Wärmeenergie
erzeugt wird, die mehr als tausend MW Energie entspricht, werden
auf die Oberfläche
des Cirruswolkenschirms und der Cirruswolkenarme gestrahlt und verhindern
damit das Zusammenströmen
und den Temperaturabfall der aufströmenden Luft, die genug Feuchtigkeit
enthält,
und das Gleichgewicht des tropischen Wirbelsturms wird geschwächt. Da
die kontinuierliche Wärmeübertragung
den Abwärts-Luftstrom
an den Kanten des Wirbelsturms stoppt, nimmt damit der Einströmungsgrad
für die
Zufuhr der Luftmasse stark ab. Gleichzeitig wird die aufgewärmte Wolke
gezwungen, sich nach oben auszudehnen, und daher besetzt die Struktur
des sich nach oben ausdehnenden tropischen Wirbelsturms eine Höhe, wo der
Unterschied in der Windgeschwindigkeit zwischen der Paradus-Luftmasse
und dem Einströmungsgrad
bedeutend größer als
7 m pro Sekunde ist. Die ausgedehnte Wirbelsturmzelle wird in ihrer Konvektion
und ihrem Strom nach unten stark gestört und geschwächt, und
der Seitenwind (Windscherung) zerstört die Wirbelsturmzelle und führt zu der totalen
Auflösung
des tropischen Wirbelsturms ( 9).
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Mit dieser Störung kann nicht nur die Auflösung des
komplett entwickelten tropischen Wirbelsturms, sondern auch ein
Schutz im Entstehungsstadium mit guten Ergebnissen bewirkt werden.
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Im zweiten Stadium kann die sich über dem so
genannten kalten Ring ausdehnende Luft aufgrund der Erwärmung mit
dem gebündelten
Hitzestrahl und der wachsenden oberen Wolkenmasse nicht aufgebaut
werden, und im oberen Teil des Kerns setzt der Strom nach unten
nicht ein.
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Im dritten Stadium geschieht die
Auflösung auf
eine Weise, dass der Strom nach unten innerhalb des Kerns aufgrund
der Erwärmung
der Umgebung des mittleren Kerns mit gebündelten Hitzestrahlen gestoppt
wird. Der Druck um den Kern herum sinkt nicht mit der Temperaturzunahme
der Umgebungsluft, und es gibt einen turbulenten Massenaustausch zwischen
der Luft des Auges und der Luft mit hohem Feuchtigkeitsgrad, die
zu der Wolkenwand gehört,
so dass es keine Chance zur Bildung eines Gleichgewichts gibt, die
errichteten Strukturelemente werden ruiniert, und der tropische
Wirbelsturm löst
sich vor seiner perfekten Entwicklung auf, bevor er seine endgültige Form
annimmt.
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Die Klasse Wirbelwind-Tornado bedeutet
die größte und
zerstörendste
Bildung, die häufig
im Mississippi-Gebiet auftritt. Diese Bildung erfolgt vornehmlich
mit senkrechter Achse und ist eine vergleichsweise große Bildung,
vornehmlich trichterförmig
und großer
zerstörender
Kraft. In ihrer Mitte wird durch die Zentrifugalkraft, die auf den
schnellen spiralartigen Strom einwirkt, ein Teilvakuum erzeugt. Wenn
das tiefe Ende des Wirbelwinds die Erdoberfläche berührt, ist die Spur der Zerstörung etwa
10–15m weit,
oder im Falle eines Tornados kann sie auch anderthalb Kilometer
weit sein.
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Der Tornado bildet sich über mehrere
charakteristische Formen. Vor seinem Auftauchen bedeckt seine dunkle
Sturmwolke mit grüner
und gelber Farbe den Himmel, das Wetter ist stürmig, und vielleicht erkennt
man ein bißchen
Hagel. Der untere Teil der Wolken hat einen "Mutter"-Charakter, da darauf ein Anschwellen
erscheint, das in einer Richtung zusammenläuft und sich in einem Punkt
vereint, und der Luftsack entwickelt sich, der graduell den Trichter bildet,
der rüsselförmig ist.
Wenn der Trichter den "Erd"-Busch erreicht,
der aus Staub gemacht ist und Schmutz erscheint, dann erscheint
der untere Teil des Trichters, das sehr charakteristische Uhrglas. Gleichzeitig
damit kann man in naher Entfernung ein lokomotivartiges Geräusch und
in größerer Entfernung
ein Rauschen hören.
Wenn er weiter an Stärke zunimmt,
formt sich mit dem Anschwellen im oberen Teil ein Kelch. Zu diesem
Zeitpunkt erscheint ein sich nach unten schraubender unsichtbarer
Mantel um den sich hoch-schraubenden Trichter herum, wobei die untere
Spiralform den geweiteten oberen Teil des Trichters umgibt (11).
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Die Bewegungsgeschwindigkeit des
entstehenden Tornados ist etwa 6–30m pro Sekunde, wenn die
Spiralbewegung in der Wand des Trichters in der horizontalen Richtung
20–100
m pro Sekunde und die senkrechte Komponente 20–80m pro Sekunde ist. Der Ort,
wo sie erscheinen, ist das Mississippital, und außerdem ist
Süd-Australien ein anderer
Teil, wo sie häufig
erscheinen. Jedoch könnten
sie während der
Sommerzeit außer
in den tropischen Zonen überall
vorgefunden werden.
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Sie entstehen auf solche Weise, dass
es oberhalb einer warmen und feuchten Luftschicht zu einer schwachen
Inversion einer trockenen adiabatischen Schichtenbildung mit einer
unstetigen kalten und trockenen Schicht kommt. Da die zwei Arten
an Luftschichten von der schwachen Inversion getrennt sind, geschieht
hier anfänglich
nichts. Nur für
den Fall, dass die Inversion aus irgendeinem Grund wie dem eines
Explosions-artigen Aufwärtsstroms
gebrochen wird, kann sie auf zwei Arten erfolgen. Gemäß einer
Variante startet die Welle aufgrund der horizontalen Windscherung
an der Pseudo-Kaltfront der Zelle, die von einer sich nähernden
Kaltfront im voraus einbricht, was zu Bildung von abbrechenden Wirbeln führt. Wenn
ein abbrechender Wirbel mit senkrechter Achse in den Bereich getrieben
wird, wo sich die Schichtenbildung der zwei Luftmassen übereinander befindet,
führt dies
zur Entstehung des Tornados.
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Gemäß der anderen Variante wird,
wenn aus irgendeinem Grund an der frontalen Windscherung ein intensiver
Aufwärtsstrom
einsetzt, ein entgegengesetzter Strom nach innen gesaugt, und mit
dieser Annäherung
und auf dieser Grundlage wird ein Wirbel mit einer senkrechten Achse
erzeugt. Die Wand des Wirbels schließt sich auf dynamische Weise,
da aufgrund der Zentrifugalkraft neue Luft nur vom unteren Ende
in die Staubflocke gelangen kann. Die Drehgeschwindigkeit der Luft,
die sich spiralförmig von
der Außenwand
des Wirbels bewegt und von außen
von oben nach unten hineindringt, steigt enorm, um das Impulsmoment
zu bewahren.
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Während
der Abwehr des Tornados gemäß der Erfindung
werden die sich umwandelnden Sturmzellen des Tornados mit Hitzestrahlen
bestrahlt, die von dem Spiegelsystem aufgefangen und gebündelt werden,
das sich auf der geostatischen Erdumlaufbahn befindet, und mit der
meteorologischen Radarausstattung und den Hitzestrahlen, die von
dem Spiegelsystem aufgefangen und gebündelt werden, das sich auf
der geostatischen Umlaufbahn befindet, werden sie durch das Navigationssystem,
das im Raum und auf der Erde entwickelt wird, auf die Wolkenschichten
des Sturmzentrums gerichtet und diese bedeutsam aufgewärmt, so
dass ihre Auflösung
bewirkt werden kann (12).
Im Falle eines bereits entwickelten Tornados nimmt die Geschwindigkeit der
einströmenden
Luft schnell ab, wenn die mittlere Schicht des Tornados bestrahlt
wird, wodurch die Wolkenmasse auf den Gebieten des Abwärtsstroms das
Abkühlen
und Nach-Unten-Strömen
der Luftmasse verhindert wird. Das Gleichgewicht des Tornados wurde
durch diese Tätigkeit
zerstört,
und dies kann zur Auflösung
der Wolkenmasse und auch zur Schwächung des Tornados führen.
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Monsune sind regelmäßige jahreszeitlich
bedingte Windwechsel im Bereich des arabischen Meers und indischen
Ozeans. Der Kernpunkt des Phänomens
ist der, dass die zwei Passatwindstreifen, die dem Lauf der Sonne
folgen, eine periodische Bewegung vollziehen, die jedoch im Gebiet
des Ozeans vergleichsweise schwach ist, und in der Nachbarschaft
des Äquators
stark ist, wenn sich hier ausgedehntes Land mit großer Fläche befindet.
Der Grund dafür
ist der, dass der Passatwindbereich, der sich besser über dem
Land aufwärmt,
dem Lauf der Sonne auf bessere Weise folgt als über den Ozeanen, und daher
rückt er
auf der Sommerhälfte
des Globus weiter vor. Ausreichende Regenfälle, die mit Sommermonsunen
auftreten, sorgen für
die Wassermenge, die für
das Wachstum von Plantagen nötig ist,
und daher spielen sie eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung
von Regen für
riesengroße
Gebiete. Aber deshalb gibt es außergewöhnliche Fälle, wenn die Monsunregen für eine übermäßige Wassermenge
als gewöhnlich
sorgen und ihre hohe Intensität
mit einer großen
Regenmenge verknüpft
ist, wobei die Regenmenge, die auf bestimmte Gebiete herabfällt, Fälle schwerwiegend
gefluteter und überfluteter
Gebiete mit einer hohen Bevölkerungsdichte
bewirkt, was zu Katastropfen führt,
die die landwirtschaftliche Produktion riesiger Gebiete zerstört.
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In den 14, 15 und 16 wird gezeigt, wie man sich vorstellt,
dass die die Flutung bewirkende aufsteigende verstärkte Wolkenschichtbildung
der feuchten Ozean-Passatwinde mit Hitzestrahlen bestrahlt wird.
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Das Verfahren und die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
geht von der Erkenntnis aus, dass Monsune, die warme Ozeanluft freigeben,
auf eine starke unveränderliche
Front stoßen,
die kalte Luft freigibt (Chinatal) oder auf eine vergleichsweise
trockene, oberhalb der Troposphäre
befindliche Strömung
in Ost-Richtung
(West-Rfrika) stoßen,
oder auf hohe Berge treffen (West Ghate, Khas-Berg und Linien des
Himalayas, indische Halbinsel), so dass sie zum Aufsteigen gezwungen
werden, was einen sehr ergiebigen Regenfall bedeutet.
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Wenn die Regenfallmenge so groß ist, dass sie
zu Naturkatastrophen führt,
dann wird das Aufwärmen
und die Freigabe reicher Regenfälle
des Abkühlens
der Luftmasse der Passatwinde erzwungen, so dass sich die Wolkenschicht
in senkrechter Richtung erstreckt und die von ihr enthaltene Feuchtigkeit auf
ein proportional größeres Gebiet
verteilen und tropfen kann.
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Diese Störung wird auf solche Weise
gemacht, dass die Hitzestrahlen, die von einem auf der geostatischen
Umlaufbahn befindlichen Spiegelsystem gesammelt und gebündelt werden,
auf zuvor identifizierten Wolken der Sturmzelle gerichtet werden, die
regenreiche Luftmassen enthalten, die vom Ozeangebiet über dem
von Katastrophen gefährdeten
Bereich herstammen, und diese werden aufgewärmt, wodurch ihr Abkühlen und
ihre Ausdehnung über
dem gefährdeten
Gebiet und eine Überflutung verhindert
wird.
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Während
der Sommerphase (wenn häufig Hagel
ist) wärmen
die Sonnenstrahlen die Oberfläche
des Bodens vor allem da auf, wo die Wärmeabsorptionsfähigkeit
hoch ist. Die überhitzte
Luftmasse befindet sich in einem Ungleichgewicht, da die Wärme, die
auf dem Erdboden inform einer Blase überführt wird, von der Oberfläche des
Erdbodens ablässt.
Wenn die Luftblase unter Tiefdruck gerät und auf diese Weise ausgedehnt
wird, sinkt ihre Temperatur auf einen Punkt, dass sie nicht mehr
in der Lage ist, ihre Wassergehalt inform eines Beginns kondensierten
Dampfes freizugeben, und man kann die Blase inform einer Wolkenbürste sehen.
Im Fall einer turmartigen Anhäufung
kann man sehen, dass sich die große Blase aus vielen kleinen
Bläschen
zusammensetzt.
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Umgebungsluft treibt aus größerer Entfernung
in der Aufwärtsstromkanal
des Cumulus, und mit Zunahme des Aufwärtsstroms wird der Cumulus höher und
höher und
die Sturmzelle gebildet.
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Das Kondensieren spielt eine sehr
wichtige Rolle bei der Erzeugung eines Regenfalls. Die Kondensierung
findet immer an Aerosol-Partikeln, den sogenannten Kondensationskernen,
in der Atmosphäre
statt. Es gibt Ammoniumsulfat-Kerne, die sich im Wasser auflösen, und
solche, die sich nicht auflösen,
und Mischungen davon, die sich Mischkerne nennen. Diese Kondensationsembryos
sind nämlich in
der Lage zu wachsen. Sie werden in überhitzten Wolken aktiv, und
je mehr sie gekühlt
werden, bilden sie Regentropfen.
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Regenfall wird nur von Wolkenelementen
erzeugt, wenn Tropfen mit Ausdehnungsausmaß gebildet werden, wobei die
Tropfgeschwindigkeit ausreicht, um die Bewegungen in Richtung nach
oben zu überwinden.
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Fallende Regentropfen bewirken die
Auflösung
der Sturmwolke, da der von ihnen bewirkte Abwärtsstrom größere und größere Gebiete besetzt und die
Luftzufuhr aufhört.
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Hagelwolken werden aus Sturmwolken
gebildet, und in der Umgebung der Wolkenbasis und ihrem Gipfelpunkt
zeigen sich während
ihrer Entwicklung unterschiedliche Merkmale. Wenn die Geschwindigkeit
des Windes an den Kanten der Wolke ganz anders ist, entwickelt sich
die Art hydrodynamische Druckverteilung, die auf einer entschlossenen Seite
der Wolke einen sehr intensiven zusätzlichen Aufwärtsstrom
bildet, und erzeugt auf der anderen Seite einen Abwärtsstrom.
Der Winddruck biegt auf diese Weise die Achse des Aufwärtsstromkanals, und
der Abwärtsstrom,
der mit dem Regentropfen einsetzt, entwickelt sich nicht innerhalb
des Aufwärtsstromkanals,
sondern außerhalb
davon.
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Kanäle eines Aufwärts- und
Abwärtsstroms nähern sich
einander, und ein permanenter Zirkulationsvorgang wird errichtet,
worin die besonderen Wolkenelemente viele Male auf dem Weg zwischen
der Unterseite und der Oberseite der Wolke wandern; zwischenzeitlich
wachsen sie kontinuierlich, und zu großen Schneeflocken entwickelt,
verlassen sie die Unterseite der Wolke.
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Kalte Luft, die aus der Zelle in
senkrechter Richtung zur Erdbodenfläche ankommt, verbreitet sich
in horizontaler Richtung und hebt die instabile warme Luft, die
in der Nähe
der Sturmwolke einen hohen Feuchtigkeitsgrad enthält, und
gibt genug Impuls, um einen neuen Sturm zu entwickeln, womit der Vorgang
damit selbsterhaltend ist.
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Der Abwärtsstrom schwächt nicht
den Aufwärtsstrom
in der graduell aus der Sturmzelle entwickelten Hagelzelle, da sie
sich außerhalb
vom Aufwärtsstrom-Luftweg
befindet, und außerhalb
der wachsenden Cb-Wolke erscheint eine kragenförmige Kante, die sich mit den
anderen Teilen der Wolke mischt, wobei sie Ballast aus dem Wasser
entfernt und damit den Zufuhrmechanismus wirkungsvoller macht; dies
führt zur
Stärkung
der Zelle.
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Während
des Vorgangs gelangen die entfernten Partikeln wieder in den Aufwärtsstrom
und wirken, auf die unteren Schichten ein, indem sie Eisembryonen
erzeugen.
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Der zweiten Phase des Lebenszyklus
vom Hagel folgt die Eiswerdung der Wolke, wenn die erzeugte Eisaugenart
das Merkmal einer Eisschicht mit dicker Haut, gemischt mit Luftbläschen, hat.
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Mit zunehmender Weite des Aufwärts-Luftwegs
und mit abnehmender Geschwindigkeit der einströmenden Luft unterhalb schwächen sich
die Eis-Bildenden Kräfte,
und das Niederfallen des Eises wird mal um mal gestoppt: die Hagelzelle
stirbt schrittweise.
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Eiskristalle in der Atmosphäre entwickeln sich
auf zwei Arten; einmal durch Dampfabscheidung und andererseits durch
das Frieren überkühlter Wassertropfen,
wenn das das Frieren verursachende Teilchen während des Kondensierungsvorgangs
in den Wassertropfen geraten ist. Sowohl durch die Abscheidung als
auch durch das Frieren entwickeln sich zunächst die sogenannten Eisembryonen.
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Gemäß der technischen Literatur
entsteht Hagel, wenn die in der Wolke entwickelten Eispartikel ohne
zu schmelzen den Erdboden erreichen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Abwenden von Hagel geht von der grundlegenden Erkenntnis
aus, dass an der Basis der Wolke ein Aufwärtsstrom in der Hagelzelle
und an der Stelle der entfernten Luft eine Luftzufuhr erfolgt. Dieser
Zustrom wird durch den Zustrom außerhalb der Cb genährt. Am
Ende ermöglicht
die Gewährleistung
dieses ununterbrochenen und kontinuierlichen Abwärtsstroms, dass die Luft im Aufwärtsstrom-Luftweg
höher steigt,
und dass die Stufe der Aufwärtsstromgeschwindigkeit
entwickelt wird, die die Entwicklung von Eisaugen großen Ausmaßes verursacht,
und zwar während
der Entwicklung von Eisregenfall, was Eisschäden inform von Hagel bewirkt.
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Das Abwärtsstrom schwächt nicht
den Aufwärtsstrom,
da er sich weiter weg außerhalb
vom Stromaufwärts-Luftweg
befindet; man kann ihn nämlich
auf der Außenseite
der Cb sehen (wo die dem Kragen ähnelnde
Kante erscheint, die sich manchmal auf die gesamte Wolke ausdehnt),
und indem der Abwärtsstrom
blockiert oder stark verringert wird, wird die Gleichgewichtsstellung
der Hagelzelle geändert
und zur Sturmzelle umgewandelt.
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Diese Störung nimmt man auf solche Weise vor,
dass Sonnenstrahlen, die durch das auf der geostatischen Umlaufbahn
befindliche Spiegelsystem gesammelt und gebündelt werden, auf die Wolke
des Abwärtsstrombereichs
an der Außenseite
der den Hagel enthaltenden Cb gebündelt werden, der zuvor von
Geräten
identifiziert und gemessen wurde, und indem dort die an Feuchtigkeit
reiche Luftmasse aufgewärmt
und ihr Abwärtsstrom
teilweise oder vollständig
blockiert wird, wird der Zustrom an der Unterseite der Wolke bis
zu einem solchen Grad geschwächt,
dass, da die Intensität
des Aufwärtsstroms bedeutend
abnimmt (und die Menge der nach oben strömenden Luft), sich daher Eisaugen
kleinen Ausmaßes
entwickeln können,
die vor dem Erreichen des Erdbodens mit der positiven Temperatur
in der Luft schmelzen.
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Mit dem Ziel, das Wachsen und Herabfallen unregelmäßiger Eisstücke zu verhindern,
die sich im "älteren" Hagel entwickelt
haben, wurden Sonnenstrahlen gesammelt, gebündelt und von dem auf der geostatischen
Umlaufbahn befindlichen Spiegelsystem gebündelt, wobei die Oberfläche des
Aufwärtsstrom-Luftwegs
der Sturmzelle fortgetrieben und oben darauf die Oberfläche der "amboss"-artigen Eisstücke (Eisaugen)
geschmolzen wird, und danach sind sie groß genug, um in die Steigkraft
einzufallen, was das Herabfallen von Wasser inform von Regen bewirkt.
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Diese großen Wassertropfen sind nicht
in der Lage, noch einmal nach der Schwächung des Aufwärtsstroms
zu frieren, ihre Fallgeschwindigkeit wird erhöht und sie gelangen schnell
hindurch, auf die Luftschicht mit geringer Temperatur.
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Der Schutz gegen Hagel mit dem Verfahren und
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist schnell und sicher und erfordert keine EXtra-Kosten, da das im
Raum befindliche Spiegelsystem mit mehreren Objekten jederzeit abhängig vom
geographischen Standort des gefährdeten
Gebiets, unabhängig
von der Grenze der Länder
verwendet werden kann.