Техника - молодёжи 1989-05, страница 8

s

X X to X

Q)

a

X

г

CO

Представляем нашим читателям журнал «В мире науки». Это полный перевод на русский язык научио-популярного журнала «Сайеитифик Аме-рикеи». Его переводят также в ФРГ, Франции, Италии, Испании, Японии, Венгрии, КНР и Кувейте общим тиражом свыше миллиона экземпляров (тираж русского издания, выходящего с 1983 года,— 25 тыс.).

Авторы статей — ведущие ученые из разных стран мира и редакторы — профессионалы высокого класса добиваются того, чтобы рассказ о самых современных направлениях иауки получался ясным и доступным. Сам отбор авторов определяет репутацию журнала. Его прозвали «журналом нобелевских лауреатов», и это вполне поиятио: едва ли ие в каждом номере публикуются статьи сегодняшних (или, что еще показательнее,— будущих!) лауреатов Нобелевской премии.

Сотрудники редакции журнала «В мире иауки» согласились готовить рефераты и обзоры своих наиболее интересных материалов специально для читателей «Техники—молодежи».

Машина грозы

Кажется необъяснимым, что грозовые облака, способные накапливать потенциал почти в миллиард вольт и создавать искры длиной несколько километров, способные даже при небольших размерах порождать несколько вспышек в минуту, каждая из которых по мощности — маленькая электростанция (мощность грозы пропорциональна пятой степени линейных размеров облака) — кажется невероятным, что эти чудовищные электрические машины состоят лишь из клубящегося множества частиц воды и льда, поддерживаемых восходящим потоком воздуха.

Чтобы объяснить появление объемных зарядов облаков и их пространственное разделение, выдвигали и выдвигают два основных вида гипотез. В одних главная роль отводится осадкам (ее развивал еще М. В. Ломоносов), в других, более сложных и современных — конвективным потокам воздуха.

Простейшая гипотеза осадков основана на том, что капли дождя, частицы снежной крупы и градины в грозовом облаке падают сквозь массу более мелких частиц, остающихся во взвешенном состоянии. Предполагается, что при столкновении падающих частиц со взвешенными первые захватывают электроны, а вторые теряют: таким образом, нижняя часть облака, состоящая из более тяжелых частиц, накапливает отрицательный заряд, а верхняя — положительный.

Напротив, гипотеза конвекции предполагает, что электрические заряды в облаке образуются благодаря двум внешним источникам. Первый — космические лучи, отрицательно ионизирующие молекулы

Рис. 1. Наиболее известный тип молнии — линейная молния — разряд между облаком и землей. У нее гораздо больше разветвлений, чем различает невооруженный глаз, ослепленный сиянием главного канала разряда. Фотографии показывают, что отрицательно заряженная крона *дере-ва» разряда устремляется из облака к земле со скоростью до 3 тыс. км/с, а навстречу ей с поверхности земли взлетают один или несколько ответных разрядов со скоростью до 100 тыс. км/с. На высоте около 100 м они с оглушительным треском соединяются. Примерно три четверти энергии разряда нагревают главный канал до 27 тыс. градусов за несколько десятимиллионных долей секунды, но он продолжает светиться еще значительное время: канал как бы впитывает в себя рассеянные в облаке оставшиеся электрические заряды. Этот поток зарядов может длиться полсекунды, и, как считается, способен вызывать пожары.

воздуха, второй — электрическое поле, возникающее у концов острых объектов на земной поверхности и порождающее коронный разряд с образованием положительных ионов. Они поднимаются в восходящих потоках и, достигнув верхней части облака, притягивают к себе отрицательные ионы, образованные над облаком космическими лучами. В результате отрицательные ионы входят в облако и тут же, не успев соединиться с положительными, оседают на каплях воды и кристалликах льда, создавая сверху отрицательно заряженный «экран». Но нисходящие потоки возду

ха на периферии облака переносят затем отрицательные частицы из верхнего слоя вниз, а потому и в этом случае у облака формируется та же электрическая структура, которую описывает гипотеза осадков (рис. 2).

Однако еще Франклин заметил, что попадаются облака с «плюсом» внизу... Что же — приходится признать, что обе модели грозы неверны? Сомнения еще больше усиливаются, если учесть данные современных наблюдений.

Как выяснилось, электрическая структура грозовых облаков вообще не двуслойная, а чаще всего

6