Грене создал теорию грозового электричества, которая была развита Воннегутом [558]. Грене считает, что легкие ионы, поступающие в кучевое облако с восходящими токами и имеющие продолжительность жизни около 5 с, оседают на облачных капельках. Вследствие этого проводимость в облаке уменьшается по сравнению с проводимостью свободной атмосферы и в облаке накапливается заряд. Под действием поля этого заряда происходит подтягивание зарядов противоположного знака, которые оседают на облачных капельках на границе облака. Так образуется компенсирующий заряд на границе облака.[ ...]
Воннегут и Мур [559] считают, что грозовые разряды создают особенно благоприятные условия для коагуляции, поэтому существует связь между разрядами молнии и усилением осадков, наблюдаемых у земли. Это усиление дождя должно происходить после разряда через некоторое время, необходимое для достижения крупными каплями поверхности земли.[ ...]
Воннегут и его коллеги выполнили большое число исследований, задачей которых было получить подтверждение правильности описанной выше теории грозового электричества и в первую очередь подтверждение того, что первичным в грозовых облаках является накопление зарядов, а вторичным — образование осадков.[ ...]
Воннегут и Мур [558] создавали в приземных слоях атмосферы искусственный объемный заряд с помощью тонкой проволоки, к которой подавался высокий потенциал (до 30 кВ). Длина проволоки около 7 км, подвешивалась проволока на высоте 10 м. Существование дополнительного объемного заряда прослеживалось по крайней мере на расстоянии 8 км от проволоки с подветренной стороны. Изменение знака потенциала проволоки приводило к соответственному изменению градиента потенциала в атмосфере. Воннегут и др. [562] провели ряд наблюдений с самолета за кучевыми облаками, которые развивались с подветренной стороны от источника объемного заряда. Оказалось, что распределение зарядов в них согласуется с конвективной теорий заряжения облаков в первой стадии развития (см. рис. 69). Так, при создании отрицательного объемного заряда у поверхности земли кучевое облако почти полностью имело заряды того же знака. Только на периферии облака в нижней его половине образовался экранирующий положительный заряд. При перемене знака заряда, создаваемого проволокой, происходило соответствующее изменение знаков зарядов в облаке.[ ...]
Многие авторы отмечают усиление осадков после грозовых разрядов, например Росман [491] и др. Возможно, что причиной такой связи, как указал В. М. Мучник, является не что иное, как приближение к месту наблюдения грозовой ячейки через несколько минут после разряда. Во всяком случае статистическая обработка данных о колебаниях площади осадков отдельного грозового очага показала, что колебания имеют другую частоту, чем грозовые разряды (Т. Н. Заболоцкая, В. М. Мучник [51]). Отметим еще, что из данных Мура и др. [448] получаются огромные маловероятные скорости коагуляции частиц в грозовых облаках и скорости опускания нижней границы радиоэхо (порядка 50 м/с).[ ...]
Так как основным источником зарядов по теории Грене—Воннегута является ток с острий, рассмотрим этот вопрос несколько подробней. Согласно рис. 70, положительные заряды, создаваемые током с острий под периферийными частями облака, должны уноситься восходящими токами к центральным частям облака, где они поднимаются вверх. Но при своем движении заряды должны пересекать область интенсивного дождя, в которой они в большинстве будут захвачены каплями—-известный механизм перезарядки капель, наблюдаемый под грозовыми облаками, приводящий к возникновению «зеркального» эффекта [521]. Так что у положительных ионов мало шансов достигнуть центральной части облака, тем более что вместе с ливневым дождем развиваются нисходящие токи.[ ...]
Как отмечает Мак-Криди, его схема еще не закончена, тем более, что в некоторых случаях наблюдавшееся распределение зарядов не укладывалось в эту схему. Кроме того, существует несоответствие между результатами лабораторных экспериментов (см. раздел 3.1.10) и полевых наблюдений. Согласно большинству лабораторных экспериментов, лед заряжается при таянии положительно, а не отрицательно, как этого требует разрабатываемая схема. Только Мак-Криди [404] получил, что при таянии ледяных частиц в аэродинамической трубе на них появляются отрицательные заряды. По-видимому, требуются специальные полеты с целью исследования концентрации солей в градинах, так как они влияют на знак зарядов, образующихся при таянии льда.[ ...]
Можно указать на весьма мощный механизм электризации, который должен действовать ниже уровня изотермы 0° С в слое интенсивного таяния; он объясняет наблюдаемое распределение зарядов. В этом слое должно существовать сильное электрическое поле положительного направления, обусловленное положительными зарядами твердых гидрометеоров над уровнем изотермы 0°С. Вследствие, таяния ниже уровня изотермы 0°С должны находиться сравнительно крупные капли, с которыми соударяются твердые гидрометеоры. При отражении фрагментов капель от нижней части твердых гидрометеоров в положительном электрическом поле последние должны получать отрицательные заряды в согласии с данными наблюдений Мак-Криди и Праудфита [405]. При этом для получения зарядов 10 9 Кл достаточно соударения градины с каплей радиусом около 3 мм в поле напряженностью порядка 5 -104 В/м (см. раздел 3.2.3). С таких позиций можно объяснить и те несоответствия в распределении зарядов с высотой, на которые указывали авторы [405].[ ...]
И. М. Имянитов [74, 344] считает, что заряды в грозовых облаках образуются за счет контактного механизма электризации при соударении частиц — жидких с жидкими, жидких с твердыми, твердых с твердыми — и при частичном срывании воды, намерзающей на поверхности твердой частицы. Он указывает, что процесс образования основных зарядов в кучево-дождевых и слоистых облаках один и тот же, но только в первых не достигаются стационарные условия. Имянитовым была разработана модель развития грозового облака (рис. 71), основанная на современных представлениях о динамике кучево-дождевых облаков и их электрической •структуре.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема развития грозового облака Грене—Воннегута. |
 |
| Схема развития грозы И. М. Имянитова. |
 |