Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 24, Issue 1, pp 108–120 | Cite as

Polarization phenomena induced by cracks in Ih ice crystals

  • U. Del Pennino
  • A. Loria
  • S. Mantovani
  • E. Mazzega
Article

Summary

In single and polycrystals of «pure» Ih ice, large cracks were mechanically produced along prismatic planes; at the same time large potential changes (up to 40 volt) were measured on the surface of the sample. The decay of the potential observed under isothermal and constant warming rate conditions led to the hypothesis of a polarization associated with a dislocation motion activated by Bjerrum defects. The activation energy found ((0.20 ± 0.02) eV) is close to the values reported in the literature for the migration of these defects. It is pointed out that such a phenomenon may take part in thunderstorm electrification.

Явления поляризации, индуцированные трещинами в Ih кристаллах льда

Резюме

В моно- и поликристаллах «чистого» Ih льда механически образуются большие трещины вдоль призматических плоскостей. Одновременно измеряются большие изменения потенциала (до 40 вольт) на поверхности образца. Затухание потенциала, которое наблюдается в условиях изотермического и постоянного нагревания, приводит к гипотезе поляризации, связанной с движением дислокаций, возбужденным дефектами Бьеррума. Получено, что величина энергии активации ((0.20±0.02) эВ) близка к значениям, которые сообщались в литературе для миграции этих дефектов. Отмечается, что такие явления могут иметь место при грозовой электризации.

Riassunto

In mono e policristalli di ghiaccio Ih «puro» sono state prodotte meccanicamente ampie superfici di frattura, eventi come orientazione quella dei piani prismatici; in coincidenza con la formazione di tali fratture, alla superficie esterna dei campioni in esame sono state misurate ampie variazioni del potenziale (fino a 40 volt). Dall’analisi del decadimento del potenziale in condizioni di isotermia o di riscaldamento a velocità costante, si è tratta l’ipotesi di una polarizzazione associata al moto di dislocazioni attivato dai difetti di Bjerrum. Il valore trovato per l’energia di attivazione del fenomeno ((0.20 ± 0.02) eV) è vicino a quelli riportati dalla letteratura per la migrazione di tali difetti. Si pone, inoltre, in evidenza la possibilità che tale fenomeno partecipi al processo di elettrificazione della nube temporalesca.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    B. J. Mason andJ. Maybank:Quart. Journ. Roy. Meteor. Soc.,86, 176 (1960).ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    D. Stott andW. C. A. Hutchinson:Quart. Journ. Roy. Meteor. Soc.,91, 80 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. (3).
    D. A. Johnson:Physics of Ice, edited byN. Riehl, B. Bullemer andH. Engelhardt (New York, N. Y., 1969), p. 603.Google Scholar
  4. (4).
    T. Takahashi:Journ. Meteor. Soc. Jap.,40, 277 (1962).Google Scholar
  5. (5).
    R. Reiter andW. Carnuth:Physics of Ice, edited byN. Riehl, B. Bullemer andH. Engelhardt (New York, N. Y., 1969), p. 611.Google Scholar
  6. (6).
    U. Del Pennino, A. Loria, S. Mantovani andE. Mazzega:Bollettino S.I.F., No. 99, 87 (1973).Google Scholar
  7. (7).
    L. W. Gold:Can. Journ. Phys.,41, 1712 (1963b).ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. (8).
    C. W. Reedyk andM. M. Perlman:Journ. Electrochem. Soc.,115, 49 (1968).CrossRefGoogle Scholar
  9. (9).
    C. E. Hayes andW. W. Webb:Science,147, 44 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    L. W. Gold:Phil. Mag.,26, 311 (1972).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    J. Muguruma, S. Mae andA. Higashi:Phil. Mag.,13, 625 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. (12).
    S. Mae:Phil. Mag.,17, 101 (1968).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    N. H. Fletcher:The Chemical Physics of Ice (Cambridge, 1970).Google Scholar
  14. (14).
    S. J. Jones andJ. W. Glen:Phil. Mag.,19, 13 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    A. Higashi:Physics of Ice, edited byN. Riehl, B. Bullemer andH. Engelhardt (New York, N. Y., 1969), p. 197.Google Scholar
  16. (16).
    R. G. Seidensticker andR. L. Longini:Journ. Chem. Phys.,50, 204 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    P. G. Bishop andJ. W. Glen:Physics of Ice, edited byN. Riehl, B. Bullemer andH. Engelhardt (New Yor, N. Y., 1969), p. 492.Google Scholar
  18. (18).
    D. Helmreich:Physics and Chemistry of Ice, edited byE. Whalley, S. J. Jones andL. W. Gold (Toronto, 1973), p. 291.Google Scholar
  19. (19).
    J. Cubiotti andR. Geracitano:Phys. Lett.,24 A, 179 (1967).ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. (20).
    W. R. Tyson:Can. Journ. Phys.,49, 2181 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. (21).
    A. von Hippel, R. Mykolajewycz, A. H. Runk andW. B. Westphal:Journ. Chem. Phys.,57, 2560 (1972).ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. (22).
    M. Oguro andA. Higashi:Physics and Chemistry of Ice, edited byE. Whalley, S. J. Jones andL. W. Gold (Toronto, 1973), p. 338.Google Scholar
  23. (23).
    M. Sugisaki, H. Suga andS. Seki:Physics of Ice, edited byN. Riehl, B. Bullemer andH. Engelhardt (New York, N. Y., 1969), p. 329.Google Scholar
  24. (24).
    P. V. Hobbs:Physics and Chemistry of Ice, edited byE. Whalley, S. J. Jones andL. W. Gold (Toronto, 1973), p. 308.Google Scholar
  25. (25).
    T. Takahashi:Journ. Meteor. Soc. Jap.,47, 431 (1969).Google Scholar
  26. (26).
    P. J. Visagie:Journ. Glaciol.,8, 301 (1969).ADSGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1974

Authors and Affiliations

  • U. Del Pennino
    • 1
    • 2
  • A. Loria
    • 1
    • 2
  • S. Mantovani
    • 1
    • 2
  • E. Mazzega
    • 1
    • 2
  1. 1.Istituto di Fisica dell’ UniversitàModena
  2. 2.Osservatorio Geofisico dell’UniversitàModena

Personalised recommendations