Со времени установления электрической природы грозы было предложено огромное количество ее теорий. Для объяснения возникновения грозового электричества использовались, можно сказать без преувеличений, все механизмы электризации, когда-либо открытые человечеством. Достаточно было появиться сообщению о каком-либо новом механизме электризации тел, как его тотчас же привлекали в качестве основного механизма образования грозового электричества. Так было с трибоэлектричеством, термоэлектричеством, фотоэлектрическим эффектом и т. д. и т. д. Рассмотрение всех гипотез представляет, безусловно, очень большой интерес, в особенности для истории науки, но оно потребовало бы слишком много места, и поэтому мы ограничимся только теориями, основывающимися на рассмотренных в главе 3 механизмах электризации, которые могут иметь место в грозовых облаках. Такую работу необходимо выполнить для того, чтобы выяснить, какая теория наиболее правильно описывает образование грозового электричества. При рассмотрении теории грозы обнаруживается любопытная тенденция, заключающаяся в том, что большинство из них опирается только на один какой-то механизм электризации, который считается основным. При этом часто упускается из вида, что в грозовом облаке может одновременно действовать несколько механизмов электризации, особенно в разных частях облаков и на разных стадиях их развития.[ ...]
При обозрении теорий грозового электричества обнаруживается также, что почти все авторы рассматривают кучево-дождевые облака только как арену, на которой разыгрываются электрические процессы. В результате исчезает взаимосвязь и взаимообусловленность процессов образования и развития грозового облака и электрических процессов в них. Представление о том, что грозовые облака являются системой с обратной связью, в которой изменения физических параметров гидрометеоров (концентрации, размеров, фазового состояния) вызывают изменения электрических параметров (зарядов и электрического поля) и наоборот, достаточно определенно было высказано В. М. Мучником [136] на Всесоюзном научном совещании по активным воздействиям на градовые процессы в Тбилиси в 1962 г. И. М. Имянитов и В. Я. Никандров [71] на Конференции по физике облаков и активным воздействиям в Москве в 1965 г. изложили свое мнение о том, что «электричество облаков может быть и следствием, и причиной их фазовых и структурных преобразований».[ ...]
Чалмерс [196] указывает на то, что критерии грозы Мейсона основываются на средних параметрах грозовых облаков и что теория должна удовлетворять требованиям, вытекающим из сведений об интенсивных грозах, в частности чтобы токи молнии достигали 100 кА, а частота молний— 10 в минуту. Это означает, что скорость накопления зарядов в мощных грозовых облаках должна превышать таковую для средних грозовых облаков примерно на два порядка.[ ...]
Из рассмотренного выше следует, что возражения Воннегута недостаточно обоснованы.[ ...]
Начнем обозрение теорий грозового электричества со схемы Эльстера и Гейтеля, не потерявшей интереса до сих пор, особенно в связи с попытками Сартора возродить эту теорию на основании современных сведений о процессах в кучево-дождевых облаках.[ ...]
В дальнейшем Эльстер и Гейтель [291] пытались усовершенствовать свою теорию. Они учли, что крупные капли при падении сплющиваются, и предположили, что при соударении с облачными капельками последние будут от них отражаться. Кроме того, Эльстер и Гейтель распространили область электризации на ледяные частицы (град, ледяную крупу), указав, что при их соударении с облачными капельками отражение капелек обеспечивается еще в большей степени, чем при соударении с дождевыми каплями. В результате в нормальном электрическом поле верхняя часть облака должна получить положительный заряд, а нижняя и осадки — отрицательный.[ ...]
Расчеты были выполнены как для капель, так и для ледяных частиц, для которых использовались распределения по размерам, наблюдаемые в активных грозах. При этом для капель было выбрано два значения коэффициента разделения частиц: 0,1 и 0,01, а для ледяных частиц одно: 0,9, так как вероятность их коагуляции при соударении сравнительно невелика. Результаты вычислений показали, что в грозовых дождях за счет контактов капель скорость заряжения единичного объема составляет 3- 10-10 Кл/м3Х Хс), т. е. имеет тот же порядок, что и скорость заряжения, которая требуется для грозового облака. Еще большая (на один-два порядка) скорость заряжения получается в случае контакта ледяных частиц. Скорость заряжения настолько велика, что, даже если проводимость в облаках 10 12 См/м, начальное поле может увеличиться на два порядка.[ ...]
На основании этих расчетов Сартор приходит к выводу, что процессы индукционного заряжения гидрометеоров при контакте играют в грозовых облаках не меньшую, а иногда и большую роль, чем любые другие возможные механизмы электризации в них. Необходимо отметить, что значительно раньше Сартора Мюллер-Гил-лебрандт [452], исходя из расчетов разделения зарядов при контакте ледяной крупы и кристаллов в электрическом поле, пришел к выводу, что такие процессы могут обусловливать образование грозы.[ ...]
Как указывает Сартор [164], значительно большая скорость индукционной электризации единичного объема с ледяными частицами (примерно на два порядка) по сравнению с каплями обусловливается большими размерами ледяных частиц и значительно большим коэффициентом эффективности разделения частиц: 0,9. Но уже Лезем и Мейсон [380] показали, что при соударении пробного ледяного тела с ледяными кристаллами в электрическом поле напряженностью 105 В/м происходит изменение электризации всего на 10% по сравнению с электризацией без электрического поля. Как было показано в разделе 3.2.2, причиной этого являются особенности движения ледяных кристаллов по отношению к пробному телу в электрическом поле (а не малое время контакта, как полагают Лезем и Мейсон [382]). Поэтому результаты экспериментальных исследований электризации [380, 382] правильно оценивают интенсивность электризации при соударении крупной ледяной частицы, допустим сферы (градина, крупа), с ледяными кристаллами в электрическом поле: интенсивность электризации невелика.[ ...]
Вернуться к оглавлению