Техника - молодёжи 1978-07, страница 58
фактов я пришел к предположению, что смерч является результатом тока, вызванного электризацией воздуха и заменяющего более привычные средства разряда между землей и облаками в виде ярких вспышек, которые мы называем молниями». С того времени этн высказывания основательно забыли и вспомнили лишь в 50-х годах нашего столетия: накопился большой фактический материал, из которого можно сделать по крайней мере один достоверный вывод — смерч сопровождается высоким уровнем электрической активности. Но чтобы использовать электрическую гипотезу для объяснения существования смерча, необходимо вначале убедиться, что в грозовом облаке есть достаточное количество электрической энергии. По подсчетам Воннегута, чтобы раскрутить столб воздуха диаметром 100 м до скорости 250 м/с, необходимо затратить около 1018 эрг. Энергия же одного разряда молнии равна 1022 эрг, так что его хватило бы для поддержания смерча в течение нескольких часов. Из механизмов преобразования электрической энергии в кинетическую энергию воздуха наиболее интенсивно обсуждаются в настоящее время два: первый — воздух нагревается электричеством до температуры, способной вызвать интенсивную конвекцию, и второй (предложенный еще Хейром) — разре IX Всемирный молодежи и Число стран — 137. Количество участников — 18 тыс Главный лозунг — «ЗА И ДРУЖБУ!». Основные мероприятия — За ского народа, свободу, тиметр. Согласно тем же расчетам, на вдвое меньшей высоте от поверхности земли скорость вдвое возрастает. Такое распределение скорости вполне согласуется с наблю дениямн за подъемом тяжелых предметов (вспомним, что последние не могут «одолеть» высоту порядка 10—15 м). Возможно, именно электромагнитные силы были причиной путешествия будильника во время смерча в Ростове. Полную картину движения воздуха в смерче можно получить лишь с учетом его вращения. Вращение всегда вызывает нисходящий, а электромагнитные снлы восходящий потоки. Если они равны, то в полости смерча будет наблюдаться почти полный покой. Если вклад центробежных сил вращения существенно больше электромагнитного вклада, то в полости смерча возникает «эффект придавливания». При очень сильной электрической активности будет наблюдаться лишь подъем предметов в зоне прохождения смерча. Попытаемся обобщить все четыре гипотезы. Движение смерча от облака к земле вполне можно объяснить электростатическим притяжением зарядов, концентрирующихся у вершины сосульки, к зарядам противоположного знака на поверхности земли. Во время этого движения воздух будет выбрасываться из конуса. При соприкосновении с землей начинается разряд электричества облака, возникает электрический ток н воздух начнет всасываться в смерч. Расчеты показали, что восходящий поток будет поддерживать вращательное движение, так что электрическая энергия частично идет и на поддержание вращения в смерче. На наш взгляд, обобщенная гипотеза могла бы достаточно полно описать комплекс явлений, сопровождающих смерч, если бы имелись убедительные доказательства того, что проводимость воздуха в смерче может обеспечить плотность тока порядка 10~3 А/см2 и выше. К сожалению, таких доказательств пока нет. женный воздух ускоряется в сильном электрическом поле. Нетрудно видеть, что первый из них связан с тепловыми гипотезами — различие лишь в источниках тепла. Принципиально иным является механизм ускорения заряженных частиц в электрическом поле. Расчеты показывают, что электрическое поле порядка 105 В/м вызывает движение заряженных водяных капель со скоростью, которой можно достигнуть при конвекции под действием разности температур в 20 °С. Это обнадеживающий результат, но дальнейшее развитие этой гипотезы зависит от более детальных измерений электрических параметров смерча. Магнитогидродниамическая гипотеза. Чтобы понять ее суть, вспомним хорошо известный из физики факт: два проводника, по которым проходят токи в одном направлении, притягиваются друг к другу. Если эти проводники расположены под углом друг к другу (рис. 4), то сила притяжения возрастает по мере сближения элементов проводника. Вот эта сила и втягивает воздух в конус смерча, если предположить, что по его периферии тучи разряжаются на землю. При этом сила тока будет совсем не фантастической. Так, для скорости восходящего потока 100 м/с в сечении смерча на высоте 10 м необходима сила тока, равная 1000 А. Это не так страшно, если подсчитать ее плотность — всего лишь 1 миллиампер на квадратный сан- СОФИЯ, 1968 год 56 |
