При г = 10-5 см, £ = 9,81 м/с2 и ==0,25 В получаем, что для устойчивого облака —1,5 - 105 В/м. Так как при этом не вносятся какие-либо предварительные условия, то отсюда следует, что в любых облаках, из которых не выпадает дождь, напряженность поля должна быть много больше напряженности, имеющей место в действительности. Для того чтобы согласовать свои представления с данными наблюдений, Френкель указывает на необходимость учитывать проводимость воздуха. Как известно, чем больше проводимость, тем меньше напряженность поля. Поэтому в слоистых облаках проводимость должна быть больше, чем в грозовых, тогда как из данных наблюдений вытекает обратное соотношение. Необходимо также отметить, что экспериментальные исследования адсорбции ионов не дают однозначного ответа относительно избирательного заряжения капель воды в среде ионов (см. раздел 3.1.2).[ ...]
Дальнейшее развитие эта теория получила в работах Я-И. Френкеля и Н. С. Шишкина [187], которые учли влияние коагуляции капель на рост напряженности электрического поля. Если при падении капля коагулирует с монодисперсными облачными капельками, имеющими заряды одинакового знака, то ее заряд будет увеличиваться пропорционально кубу радиуса. Благодаря этому увеличится скорость разделения зарядов и образования заряженных областей. Затем Шишкин [200] произвел подобные расчеты для полидиспер-сного облака. Френкель и Шишкин отмечают, что для полного решения вопроса следовало бы учесть эффект перезарядки капель в электрическом поле, что, однако, выполнено не было. Оценки изменения заряда капель дождя при падении в электрическом поле были сделаны, например, Уипплом и Чалмерсом [567], Н. В. Красногорской [91].[ ...]
Возможность существования такого механизма ионообразования в грозовых облаках вызывает большие сомнения, кроме того, он должен был бы проявляться и в слоистых облаках, хотя и в меньшей степени. Следовательно, проводимость в слоистых облаках должна бы быть выше, чем в свободной атмосфере на том же уровне, а это не наблюдается. Вместе с тем можно указать на такой мощный механизм ионообразования, как коронирование с концов ледяных кристаллов, которое, по-видимому, имеет место в грозовых облаках. Необходимо, однако, отметить, что с увеличением проводимости, помимо увеличения скорости адсорбции ионов, заряды частиц должны уменьшаться за счет токов проводимости.[ ...]
Валль [563] пытался усовершенствовать теорию грозы Вильсона, введя представления об «эффекте асимметрии» и о дипольном строении ледяных кристаллов. Сущность эффекта асимметрии заключается в следующем: каждая частица, которая движется под действием силы тяжести в ионной среде, в вертикальном электрическом поле будет захватывать заряды такого знака, который соответствует ионам, движущимся навстречу частицам. При этом необходимо учитывать аэродинамическое обтекание частицы, которое совершают ионы вместе с воздухом. Следовательно, механизм захвата ионов Вильсона является частным случаем эффекта асимметрии. Так, если поле будет положительным, то частицы должны получить отрицательные заряды. Поэтому эффект асимметрии должен всегда приводить к усилению начального поля независимо от его направления. В отличие от Вильсона, Валль считает, что начальное поле не является нормальным полем атмосферы, а создается ледяными кристаллами, которые представляют собой диполи. Он указывает на то, что таковыми являются только свежеобразованные ледяные кристаллы.[ ...]
Очевидно, что теории Валля свойственны все те недостатки, которые обнаружены при рассмотрении любой теории, базирующейся на представлении об атмосферных ионах как источнике грозового электричества. Кроме того, неверно также утверждение Валля, что ледяные кристаллы представляют собой диполи. Специальные опыты Мейсона и Аустона [432] показали, что асимметричные ледяные кристаллы, образующиеся при сублимации водяного пара, не проявляют пьезо- и пироэлектрических свойств, характерных для полярных кристаллов. Это указывает на то, что при образовании и росте ледяных кристаллов не происходит упорядоченное осаждение молекул воды и возникновение суммарного диполя.[ ...]
Финдейзен [297], основываясь на своих исследованиях электризации при сублимации водяного пара, испарении льда и при замерзании переохлажденных капель на поверхности льда (коагуляции), разработал теорию грозового электричества. Он получил, что сублимация водяного пара сопровождается вырыванием из поверхности ледяных частиц осколков, которые получают отрицательные заряды, а ледяные частицы — положительные. При быстрой коагуляции образуются ледяные осколки с зарядами того же знака, только интенсивность электризации примерно на три порядка больше, чем при сублимации. Испарение ледяных частиц также приводит к образованию ледяных осколков, только знак зарядов осколков и частиц обратный тому, который соответствует сублимации и коагуляции. Интенсивность электризации при испарении примерно такая же, как при сублимации.[ ...]
Он считает, что в центральных частях грозового облака существует узкая«труба», в которой скорость восходящих токов достигает 10—20 м/с, а иногда и 40 м/с. В этой «трубе» зарождаются ледяные частицы, при подъеме вверх превращающиеся в крупу и град. Эти гидрометеоры выносятся из «трубы» и разносятся по облаку, которое благодаря ветру становится асимметричным (рис. 68). Град падает возле «трубы», создавая крупнокапельный, положительно заряженный дождь. В тыловой части облака, где падает слабый дождь, наблюдается смесь положительно и отрицательно заряженных капель. Таким образом, на основании теории Финдейзена—Вихмана получалась правильная качественная картина распределения зарядов в грозовых облаках. Количественные оценки ни Вихманом, ни Финдейзеном не были выполнены.[ ...]
Повторение Крамером [115] опытов Финдейзена показало, что тела в потоке заряжаются отрицательно, а не положительно. В дальнейшем появилось значительное число других экспериментальных исследований, которые подтвердили вывод, сделанный Крамером. В частности, многочисленные исследования Лезема и Мейсона [380, 381] дали такие же результаты. Следовательно, схема грозы Финдейзена основана на неверных представлениях о механизме электризации гидрометеоров в кучево-дождевых облаках.[ ...]
Вернуться к оглавлению