Разделение электрических зарядов в атмосфере происходит сначала на микроуровне, а затем — под влиянием макропроцессов. Если облачные элементы, приобретающие, например, положительный заряд, существенно отличаются по своей массе от облачных частиц с отрицательным зарядом, они под влиянием силы тяжести удаляются от частиц с отрицательным зарядом, и происходит макрополяризация облака. Макрополяризация приводит к образованию в атмосфере больших объемных зарядов различного знака; об этом весьма впечатляюще свидетельствуют реализации их при грозах.[ ...]
Я. И. Френкель в начале 40-х годов XX в. предложил гипотезу о подобии облачных систем коллоидальным растворам. Гипотеза была предложена для объяснения электризации облачных элементов, появления в атмосфере, при облаках, электрического поля и электрических токов. Отождествляя ионизированную облачную атмосферу с коллоидальным раствором электролитов, Я. И. Френкель обратил внимание на тот факт, что при введении в раствор электролита (как свидетельствуют опыты многих специалистов в области физической химии) небольшого количества мелкодисперсных частиц, образующих нечто подобное небольшому облаку, в электролитах появляются электрические токи. Эти токи возникают вследствие поляризации частиц при их опускании в растворе под влиянием силы тяжести. Можно согласиться с мнением Я. И. Френкеля, что капельно-жидкие, смешанные или ледяные облака, их облачные частицы, взвешенные в ионизированном воздухе, подобны коллоидам. Рассматривая облачный воздух как аэрозоль, т.е. коллоидную систему, где в газообразной среде диспергированы частички твердых или жидких веществ, следует ожидать, что образующие его частицы должны электризоваться, захватывая из воздуха ионы. Под влиянием силы тяжести эти частицы создают совместно с ионами противоположного знака электрическое поле. Облачные элементы электризуются до определенного потенциала, который в коллоидной химии называется электрокинетическим потенциалом, составляющим обычно десятые доли вольта. Для воды Ъ, = 0,25 В.[ ...]
Электрический заряд различных частиц прямо пропорционален при этом их линейным размерам, т.е.[ ...]
В табл. 7.2 приведены оценки напряженности электрического поля, выполненные по их водности (7.12) для капельно-жидких кучевых облаков.[ ...]
В соответствии с теорией Я. И. Френкеля все облачные частицы имеют отрицательный заряд, а воздух в облаке — положительный. Это ведет к тому, что под влиянием силы тяжести в нижней части облака формируется отрицательный объемный заряд, а в верхней — положительный. Исследования заряда капель облаков, обобщенные Н. С. Шишкиным, свидетельствуют о том, что капли в облаке имеют заряды различных знаков.[ ...]
Процесс существенно ускоряется при коагуляционном росте заряда, обусловленном падением крупных дождевых капель внутри облака. При этом в сравнительно тонких слоях облака формируются существенно большие объемные заряды, чем те, которые были до появления крупных капель.[ ...]
Напряженность электрического поля, формирующаяся аномально заряженными каплями, пропорциональна их числу, удельному заряду и квадрату радиуса. Численные оценки показывают, что при радиусе капель около 1 мм IV = 10“3 кг/м3 и N = 2 103 м2/с (что соответствует умеренному дождю), напряженность электрического поля достигает пробивных значений, т.е. превышает 3 106 В/м. По данным самолетного зондирования, такие капли образуются на высоте более 2 км при восходящих потоках со скоростями, превышающими 1 м/с. Это соответствует грозоопасной зоне, впервые обнаруженной по материалам специальных шаров-зондов Симпсоном и его коллегами. Отметим, что вертикальная мощность грозовых облаков обычно не менее 4-5 км.[ ...]
Вернуться к оглавлению