Главная > Разное > Физика грозы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4.9. СХЕМА РЕЙТЕРА

Рейтер [481] также использовал механизм электризации Воркмена-Рейнольдса для объяснения образования грозового электричества. Но он, исходя из общепринятого мнения о том, что при грозовых разрядах образуются окислы азота, мнения, подтвержденного собственными измерениями их содержания в осадках на разных высотах, считает, что основными действующими химическими агентами являются окислы азота. Рейтер приходит к представлению о существовании в грозовых облаках процессов с обратной связью: если окислы азота существенны для процессов образования зарядов и их разделения, то разряды должны приводить к образованию

окислов, а те в свою очередь — к образованию зарядов и возникновению разрядов и т. д.

В дальнейшем Рейтер в большой серии работ продолжал исследовать условия образования окислов азота и их связь с грозовым электричеством и развивать свои представления об образовании грозы. На основании экспериментальных исследований он пришел к выводу, что при обламывании ледяных кристаллов, в которых существует градиент концентрации ионов происходит электризация. Часть кристалла, которая имеет большую концентрацию ионов, получает отрицательный заряд. С этих позиций Рейтер [482] пытается объяснить распределение зарядов в грозовых облаках. В центре или в основании облака, где существуют изолированные объемы с большими зарядами противоположных знаков, происходят тихие или искровые разряды между гидрометеорами с образованием большого количества ионов Ледяные частицы, зарождающиеся в этом объеме, имеют большую концентрацию таких ионов. Когда частицы поднимаются вверх восходящими токами, они переносятся в область, где напряженность электрического поля невелика, а вместе с ней невелико и содержание ионов Во время дальнейшего роста на частицах нарастают оболочки из льда со значительно меньшей концентрацией ионов. Вследствие этого образуется градиент концентрации, направленный изнутри частицы к ее поверхности. Если с поверхности частицы будут срываться ледяные осколки, то они получат положительные заряды. Перенесенные восходящими токами вверх осколки создадут там положительно заряженную область. Ниже расположится отрицательно заряженная область из более крупных ледяных частиц. Согласно оценке Рейтера и Карнат [483], интенсивность такого рода электризации достигает т. е. имеет тот же порядок, что и интенсивность, необходимая для образования грозы.

Как отмечает Рейтер, теорию грозы, основанную на развитых выше представлениях, нельзя считать завершенной, так как отсутствует еще полная ясность как относительно процесса микроразделения зарядов под действием различий в концентрации так и в отношении процесса макроразделения зарядов под действием турбулентности, гравитационных сил и сил, связанных с соударением частиц. Пока нет оснований утверждать, что рассмотренный механизм электризации с обратной связью является достаточным для полного объяснения грозовой деятельности. Это видно хотя бы из того, что для начальной электризации требуется какой-то иной механизм. По-видимому, в грозе действует несколько механизмов, которые еще должны быть установлены. Вместе с тем Рейтер считает, что описанный механизм электризации с обратной связью является существенным фактором в образовании электричества грозы.

Схема грозы Рейтера вызывает ряд возражений, в первую очередь те, которые были высказаны по поводу схемы Воркмена — Рейнольдса. Электризация при обламывании ледяных кристаллов зависит от места их зарождения относительно электрического поля облака. Рейтер рассмотрел зарождение ледяных частиц в нижних

частях облака и их подъем вверх. В сильных полях сердцевина ледяных частиц характеризуется большей концентрацией ионов, чем их внешняя оболочка. Но возможно одновременное образование и рост ледяных частиц при опускании сверху вниз. Тогда сердцевина ледяной частицы будет иметь меньшую концентрацию ионов, чем периферия, и при обламывании веточек инея последние должны заряжаться отрицательно, а сама частица — положительно. Ледяные отрицательно заряженные осколки будут подниматься восходящими токами вверх в положительно заряженную область, а положительные частицы — опускаться вниз в отрицательную область. Такой процесс может привести только к ослаблению поля и прекращению грозовой деятельности. Заметим, что Рейтер не исключает такой возможности, когда заряды не усиливают поле, а ослабляют его.

Согласно схеме Рейтера, следует ожидать, что в грозовых осадках должны наблюдаться наибольшие концентрации окислов азота. Между тем уже Р. Рейтер и М. Рейтер [484] обнаружили, что наибольшей концентрацией характеризуется ливневый снег. Ваймейстер [553] указывает, что вообще отсутствует связь между грозовой деятельностью и содержанием окислов азота в осадках, если относить их содержание не к общему количеству выпавших осадков, а к единице объема. Из теории Рейтера следует, что должны существовать грозы из облаков, полностью находящихся при отрицательных температурах, поскольку основной механизм электризации проявляется при обламывании ледяных кристаллов. Однако наблюдения не подтверждают этого вывода: грозы образуются только в тех облаках, нижняя часть которых находится при положительных температурах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление