Макеты страниц 4.2. СХЕМА СИМПСОНАСимпсон [518] положил в основу своей схемы грозы механизм электризации при дроблении дождевых капель. Он принял, что в кучево-дождевых облаках ниже уровня изотермы 0°С существует область восходящих токов со скоростями 8 м/с и больше. При падении капли растут, причем их конечная скорость падения также растет, однако только до 8 м/с. Поэтому в облаках на уровне скоростей восходящих токов 8 м/с образуется задерживающий слой, ниже которого капли падать не могут (рис. 67). Так как капли размером 5,5 мм являются неустойчивыми, в области задерживающего слоя они будут разрушаться. Крупные фрагменты получают положительные заряды, а мельчайшая водяная пыль — отрицательные. Последняя уносится восходящими токами вверх, адсорбируется на облачных капельках и создает отрицательно заряженную область.
Рис. 67. Схема грозы Симпсона. 1 — область восходящих токов со скоростью 8 м/с, 2 - нижняя положительно заряженная область, 3 — основная отрицательно заряженная область, 4 — положительно заряженный дождь, 5 — отрицательно заряженный дождь. Крупные, положительно заряженные фрагменты капель распределяются в некотором объеме над областью восходящих токов, создавая положительно заряженную область большой плотности. На краю этой области, где скорости восходящих токов уменьшаются, должен наблюдаться крупнокапельный, положительно заряженный дождь, а из тыловой части облака — мелкокапельный, отрицательно заряженный дождь. Из грозового облака с подобным распределением заряженных областей следует ожидать разрядов молний на землю преимущественно с положительной полярностью. По мере накопления сведений о строении грозовых облаков и процессах в них обнаружился ряд несоответствий с выводами, вытекающими из теории Симпсона. Так, грозовой дождь всегда состоит из смесп положительно и отрицательно заряженных капель, разряды молнии на землю из активной части грозового облака имеют преимущественно отрицательную полярность (И. С. Стекольников [173] и др.). Кроме того, в схеме грозового облака отсутствовала верхняя, положительно заряженная область, которая была обнаружена в результате многочисленных наблюдений. Это побудило Симпсона к пересмотру и дальнейшему усовершенствованию своей теории [522, 523, 524]. Симпсон предположил, что в верхней части грозового облака при отрицательных температурах существуют ледяные кристаллы. При соударении друг с другом под воздействием интенсивной турбулентности, которая должна иметь место в грозовых облаках, кристаллы получают отрицательные заряды, а воздух — положительный. При падении ледяных кристаллов происходит разделение зарядов, причем вверху образуется положительно заряженная область, а внизу — отрицательно заряженная. Нижняя, положительно заряженная область образуется в результате дробления капель. Эта модифицированная схема дает согласие с наблюдаемым распределением заряженных областей в грозовых облаках. Однако количественная оценка заряда, которая может быть получена исходя из представлений Симпсона, дала отрицательный результат. Так, Мейсон [428], предполагая, что одна и та же масса воды трехкратно примет участие в дроблении капель, из которых она состоит, пришел к выводу, что максимальный заряд за счет схемы заряжения, рассмотренной Симпсоном, не превысит
|
Оглавление
|