В сильных электрических полях грозовых облаков возможно образование коронного разряда на гидрометеорах, как жидких, так и твердых. В результате может возникнуть целый ряд процессов, весьма существенных для образования и разделения зарядов в грозовых облаках. Так, потоки электронов и ионов при коронном разряде являются источником высоких концентраций легких ионов в воздухе. В случае одностороннего коронного разряда должно происходить интенсивное заряжение гидрометеоров. Поэтому существенно рассмотреть, какие элементарные процессы могут привести к возникновению коронного разряда в грозовых облаках.[ ...]
В электрическом поле сферическая капля преобразуется в эллипсоид, причем тем более вытянутый, чем больше напряженность поля. Кроме того, в сильных полях на полюсах эллипсоида образуются заострения.[ ...]
При определенном вытягивании капли и малом радиусе кривизны на концах капли поле оказывается достаточным для возникновения коронного разряда, особенно при уменьшении давления. При сближении двух крупных капель в электрическом поле создаются условия, которые облегчают возникновение коронного разряда на концах этих капель.[ ...]
В случае ледяных гидрометеоров сферической формы также можно ожидать возникновения коронного разряда, но при более высоких значениях напряженности электрического поля из-за отсутствия искривления поверхности под действием сил поля. Однако твердые гидрометеоры сферической формы редко имеют идеально гладкую поверхность; как правило, на них появляются всякого рода выпуклости, рога и т. п. Для твердых гидрометеоров продолговатой или пластинчатой формы существуют благоприятные условия для возникновения коронного разряда в электрическом поле, особенно если отношение осей велико и длинная ось имеет то же направление, что и электрическое поле. Весьма легко должен возникать коронный разряд с концов пары гидрометеоров продолговатой формы, когда они сближаются своими концами и составляют одну линию с направлением электрического поля. В этом случае коронный разряд будет происходить не только с внешних концов гидрометеоров, но и в промежутке между ними.[ ...]
При коронном разряде существуют благоприятные условия для разделения зарядов на гидрометеорах. Но если этот процесс не сопровождается макроразделением зарядов в гравитационном поле, то он может только способствовать уменьшению напряженности электрического поля, а не созданию заряженных областей в грозовых облаках. Поэтому особый интерес представляют все те случаи, когда при возникновении коронного разряда происходит заряжание гидрометеоров, имеющих разную скорость падения, или когда происходит разделение зарядов между гидрометеорами и воздухом. По-видимому, с этих позиций разделение зарядов между гидрометеорами, например каплями или ледяными частицами почти равных размеров, представляет мало интереса. Наоборот, во всех случаях, когда происходит односторонний коронный разряд и разделение зарядов осуществляется между гидрометеорами и воздухом, надо ожидать макроразделения зарядов. Кроме того, при сближении капель или ледяных частиц разных размеров можно также ожидать макроразделения зарядов за счет коронного разряда. Таким образом, в грозовых облаках может осуществляться ряд процессов, при которых возникает коронный разряд, имеющий большое значение для развития грозовых явлений. Однако эти процессы являются одними из наименее исследованных.[ ...]
Зелени [590, 591] первым установил, что при приложении достаточно высокого потенциала к искривленной поверхности капли воды, выжимаемой из капилляра, происходит образование коронного разряда. При давлениях воздуха, близких к нормальному, искривление поверхности под действием электрических сил вызывает ее разрушение и выбрасывание из нее тонкой струйки воды. Это приводит, с одной стороны, к увеличению отношения длины «жидкого» острия (длина капилляра плюс длина капли, вытянутой в направлении электрических сил) к диаметру капилляра, а с другой — к значительному уменьшению радиуса кривизны на конце струйки перед ее разрушением на капельки. Оба эти обстоятельства вызывают значительное понижение критического потенциала зажигания коронного разряда. Из опытов Зелени нельзя определить, возможен ли коронный разряд без разрушения поверхности «жидкого» острия или он при нормальном давлении является только сопутствующим явлением. Зелени пришел к выводу, что ток, который течет с острия, в основном вызван зарядами, уносимыми капельками, а не током коронного разряда.[ ...]
Уже Нолан [461] отмечал, что при разрушении свободно падающих капель в горизонтальном электрическом поле наблюдается свечение коронного разряда. Такой же эффект был обнаружен Вильсоном, как сообщает Мекки [411]. Значительно больше подробностей было получено Мекки [411], который исследовал тихий разряд при разрушении капель в электрическом поле, в частности, в связи с возможным влиянием разряда на образование ионов в грозовых облаках. Он обнаружил, что при нормальном атмосферном давлении при достижении критической напряженности поля на обоих концах капли образуются нити и возникает коронный или искровой разряд. Мекки отмечает, что в положительном вертикальном поле для капель, радиус которых больше 1,1 мм, существует различие между критическими напряженностями образования коронного и искрового разрядов. Для капель радиусом меньше 1,1 мм это различие не обнаружилось, так как во всех случаях разрушение капель сопровождалось искровым разрядом. Необходимо, однако, учитывать, что возникновение того или иного типа разряда зависит от расстояния между электродами конденсатора, создающего поле; в опытах Мекки это расстояние составляло около 8 см. При больших расстояниях между электродами искровой разряд может и не возникнуть, и тогда обнаружится только коронный разряд. С повышением напряженности поля свечение усиливается, что указывает на усиление тока коронного разряда. Наиболее интенсивное развитие корона получает на положительном полюсе капли. В горизонтальном электрическом поле также наблюдается образование коронного разряда с более интенсивным свечением на положительном полюсе капли. Мекки не обнаружил какой-либо зависимости критической напряженности зажигания коронного разряда от давления воздуха, по крайней мере до 350 мб. С понижением давления воздуха обнаруживается только увеличение интенсивности свечения разряда. Таким образом, между результатами экспериментов Мекки [411] и Инглиша [292] существует заметное различие, которое, по-видимому, определяется различиями в условиях экспериментов.[ ...]
Мекки предпринял попытку определить ток коронирования в зависимости от напряженности электрического поля. Он получил, что ток разряда зависит от превышения напряженности поля над критической. В частности, для капли радиусом 1,56 мм при напряженности поля 10® В/м, превышающей критическую на 2 • 104 В/м, ток коронирования оказался приближенно равным 2 • 10-5 А. Но Мекки не исследовал, какие заряды переносятся капельками при разрушении водяной нити, а какие — токами разряда.[ ...]
Подобные опыты были выполнены Рейнольдсом и др. [486] со льдом из дистиллированной воды и раствора ИаС1 10-4 М, удельное сопротивление которого было равно 104 Ом-м, тогда как сопротивление льда из дистиллированной воды на 2—4 порядка выше. Эти авторы не обнаружили возникновения короны с острия из дистиллированной воды для потенциалов до 7-105 В при расстоянии между электродами 1 мм. В то же время при потенциале около -3,5 105 В отчетливо обнаруживался коронный разряд с резким возрастанием тока для острия из раствора. К сожалению, эти авторы не указывают, при какой температуре проводились опыты.[ ...]
Вернуться к оглавлению