Техника - молодёжи 1989-05, страница 10

причем использовав для этого старую модель осадков.

Лабораторные исследования показали, что знак заряда, приобретаемого снежной крупой при столкновении с кристалликами льда, существенно зависит от температуры. При температурах ниже некоторой критической (она названа температурой реверса заряда) частицам крупы сообщается отрицательный заряд, тогда как при более высоких температурах заряд частиц по-

Искусственные молнии. Ране считалось, что конфигурация молний случайна, однако изучение молний, возникающих при взрывах ядерных бомб, показало, что их форма зависит от распредел( ния зарядов. Верхняя фотография а лапа во время испытаний водородной бомбы в 1952 г. В отличие от грозовых облаков, механизм разделения зарядов при ядерных взрывах изучен лучше. Мощное гамма-излучение огненного шара выбивает электроны из молеку воздуха, что приводит к разделению зарядов: электроны концентрируются в полусферической

I

еле столкновения становится положительным. Важно то, что значение температуры реверса лежит в пределах от —20 до —10°С, то есть как раз в тех же температурных границах, где расположен основной отрицательный слой грозового облака.

Наличие пороговой температуры и объясняет плоскую форму этого слоя, так как температура воздуха равномерно понижается с высотой и каждой температуре соответствует определенная высота. Объясняется и образование Ьижней поло

жительно заряженной области: ведь на более низких высотах частицы снежной крупы, сталкиваясь с кристалликами льда, приобретают положительный заряд. Таким образом, получает объяснение вся трехслойная структура.

Определение температуры реверса — существенное достижение в области электричества гроз за последние десятилетня; и все же микрофизические причины устойчивой передачи заряда одного знака час-

области вокруг эпицентра на поверхности земли, а в огненном шаре остаются положительно заряженные частицы.

Симметрия картины взрыва позволяет построить лабораторные модели распределения зарядов и изучить их влияние на форму молнии. На фотографиях внизу представлены результаты трех экспериментов. Только третий вариант распределения дал такую же конфигурацию молнии, как при взрыве бомбы. Это подтверждает, что конфигурация определяется главным образом распределением зарядов.

тицам снежной крупы, равно как и самого явления реверса зарядов, остаются мало исследованными.

И еще одно «белое пятно» в картине. Как следует из модели осадков их потенциальная энергия идет на электризацию облака. Поэтому, помня закон сохранения энергии, можно ожидать, что в момент грозового разряда, когда электрические силы резко слабеют и частицы почти не тормозятся электрическим полем, скорость падения осадков должна значительно увеличиться. Были попытки измерить характери

стики этого процесса, но пока безуспешные.

Итак — какая же из двух гипотез соответствует реальности? На сегодняшний день каждая из них достаточно хорошо описывает свою область явлений, но целостной картины пока не сложилось. Модель осадков полнее объясняет электризацию облаков, чем модель конвекции, но зато она не учитывает именно эту, одну из наиболее характерных особенностей гроз — мощные конвективные потоки.

В заключение остается напомнить, что в глобальном масштабе машина грозы работает всегда, и работа ее не проходит бесследно (рис. 3). Поскольку грозовые облака в основном имеют отрицательно заряженное основание (нижний положительный слой чаще всего незначителен), они «вытягивают» из любого возвышающегося предмета, например, куста в саду, положительный заряд, а на земле при этом остается отрицательный. Молнии тоже переносят на землю отрицательный заряд. Известно, что между отрицательно заряженной поверхностью земли и положительно заряженной верхней атмосферой сохраняется постоянная разность потенциалов около 300 тыс. В. Она и поддерживается непрерывными грозами, потому что иначе даже

ТОЙ НИЧТОЖНОЙ ПРОВОДИМОСТИ, КОг

торой обладает воздух, было бы достаточно, чтобы два этих противоположных заряда нейтрализовались за считанные минуты.

ОТ РЕДАКЦИИ. Может быть, эта ситуация напоминает положение, сложившееся в прошлом веке в теории света, где существовали две его «модели» — корпускулярная и волновая, причем каждая хорошо описывала свою область явлений (например, первая — фотоэффект, а вторая — дифракцию), но казались несовместимыми? Чтобы сложилось целостное представление о природе света — концепция корпускулярно-волиового дуализма — понадобилась революция в физике. Создание единой картины грозы, возможно, и не потребует такого радикального пересмотра основ физики, но без отказа от некоторых современных научных представлений, судя по всему, здесь не обойтись. Кто же создаст осадочио-конвективную теорию грозы?

Подготовил А. ВЕРШИНСКИЙ

8