При рассмотрении процессов образования осадков в кучеводождевых облаках обращает на себя внимание тот факт, что на определенной стадии развития облаков возникает сильное электрическое поле; следовательно, должно существовать его влияние как на электризацию гидрометеоров, так и на условия их роста. На этом основании можно сделать вывод, что невозможно построить теорию грозового электричества, не учитывая существования взаимной связи между ростом и электризацией гидрометеоров в кучево-дождевых облаках.[ ...]
В развитых мощных кучевых облаках даже при условии образования значительной переохлажденной части наблюдаются сравнительно небольшие электрические поля, средняя напряженность которых порядка (0,51) • 103 В/м, а максимальная обычно не превышает 104 В/м в отдельных небольших объемах. Объемные заряды обоих знаков распределены по всему облаку таким образом, что суммарный заряд в верхней половине облака положительный, а в нижней — отрицательный. Вследствие того, что облако пересекается значительным числом конвективных струй, хаотически распределенных внутри облака, и из-за сравнительно малых различий в размерах капель (отсутствуют крупные капли) макроразделение зарядов и создание заряженных областей большой плотности в мощных кучевых облаках не происходят. В развитых мощных кучевых облаках сравнительно быстро устанавливается стационарное состояние, при котором образование зарядов компенсируется их диссипацией.[ ...]
Описанные условия господствуют в мощных кучевых облаках, развивающихся над сушей, и, по-видимому, именно поэтому нет каких-либо достоверных сведений об образовании «теплых» гроз над сушей. Иное положение существует над теплыми морями, где благодаря высокой влажности, большому количеству гигантских ядер конденсации и высокому уровню изотермы 0° С в мощных кучевых облаках могут развиваться интенсивные восходящие токи, охватывающие все облако. Тогда в них появляются условия для образования крупных капель и электрических процессов с обратной связью. Такие процессы могут происходить в капельно-жидких облаках только благодаря механизму электризации при контакте и разрушении капель в электрическом поле.[ ...]
Рассмотрим теперь возможную роль электризации при разрушении крупных капель при падении в восходящих токах. На уровне с максимальной скоростью восходящих токов создаются условия для особенно интенсивного роста капли. Ниже этого уровня, где скорости недостаточно велики для поддержания капли, рост ее продолжается, но с меньшей интенсивностью. Так что капли, преодолевшие уровень с максимальными скоростями, должны быть наибольшими и в нижней части облака должны иметь максимальные размеры. Если капли достигнут состояния неустойчивости, последует их разрушение в электрическом поле, направленном вверх. Тогда крупные фрагменты получают отрицательные заряды, а мельчайшая водяная пыль, легкие и тяжелые ионы — положительные. В восходящих токах происходит макроразделение зарядов, причем крупные фрагменты поднимаются в отрицательную область, а водяная пыль, легкие и тяжелые ионы вместе с облачными капельками, на которые они вскоре осядут, поднимаются выше, в положительно заряженную область. Каждый акт разрушения капель приводит к увеличению зарядов основных областей в облаке. Поэтому каждый следующий подобный акт происходит в более сильном электрическом поле, что приводит к более интенсивной электризации фрагментов. Следовательно, должен иметь место процесс нарастания электрического поля с положительной обратной связью (В. М. Мучник [125, 126, 133]).[ ...]
Для оценки скорости накопления зарядов в грозовых облаках необходимо определить также токи утечки, которые в случае теплых облаков образуются за счет выпадения осадков и токов проводимости. Ток утечки с острий под облаком можно не учитывать исходя из предположения, что теплые грозы развиваются над морской поверхностью. Нет необходимости вводить в рассмотрение ток утечки за счет тока молний, так как оценку скорости накопления зарядов в облаке предполагается осуществлять до момента наступления разряда.[ ...]
Кроме электрической проводимости, на ток утечки влияет ток турбулентной проводимости, вызываемый перемешиванием частиц с зарядами противоположных знаков. Как указывает И. М. Имя-нитов [74], в теплых кучево-дождевых облаках, развивающихся над акваториями морей и океанов, турбулентная проводимость должна быть малой, так как в этих условиях в облаках возникает сравнительно слабая турбулентность. На этом основании можно пренебречь турбулентной проводимостью по сравнению с электрической.[ ...]
Источником легких ионов в грозовых облаках может быть тихий разряд с капель, на что указывал еще Мекки [411]. Необходимо допустить, что напряженность поля в теплых грозовых облаках (с учетом влияния давления) достигает значения около 6-105 В/м, при котором происходит разрушение крупных капель, сопровождающееся образованием коронного разряда на их вытянутых концах. Но можно указать еще на некоторые элементарные процессы, которые могут привести к коронному разряду при меньших значениях критической напряженности поля. Возможно образование коронного разряда с капли при ее грибообразном разрушении и с капель, вступающих в контакт друг с другом (см. раздел 3.2.6) при критических напряженностях поля (4-г-5) • 105 В/м.[ ...]
Поскольку, согласно современным воззрениям, возникновение коронного разряда в облаках является началом грозового разряда, то в теплых грозовых облаках не могут существовать большие напряженности поля.[ ...]
Так как средняя продолжительность жизни легких ионов в облаках около 5 с, увеличенная проводимость будет существовать примерно такое же время. Если частота грозовых разрядов большая, то повышение проводимости будет сказываться на скорости восстановления поля до критического. Если же интервалы между разрядами велики по сравнению с 5 с, то влиянием повышения проводимости на скорость восстановления поля можно пренебречь. К сожалению, вопрос о факторах, влияющих на проводимость в грозовых облаках, а тем более в теплых, совершенно не разработан.[ ...]
Для интегрирования уравнения (117) необходимо определить пределы интегрирования по £ и по Для этого рассмотрим, как будут протекать процессы электризации и разделения зарядов в облаке. С момента появления крупных капель на уровне их разрушения и электризации будет происходить разделение зарядов.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема распределения заряженных областей в теплом ку-• чево-дождевом облаке. |
 |