Техника - молодёжи 2005-04, страница 27

ш\

•V\tV,

л ttt

+ •

торые под действием солнечной радиации приобретают и несут в себе положительный заряд. Поднимающийся вверх околоосевой поток испытывает на себе действие эффекта Ранка, разделяясь на «холодный» и «горячий» потоки. «Холодный» воздух заполняет объём линзы, одновременно идет процесс конденсации влаги в её объёме и мы наблюдаем зарождение «облака-на-ковальни», особенностью которого является наличие отчетливо видимого «глаза». Глаз облака-наковаль-ни, его объём, заполняется «горячим» воздухом, постепенно вытесняемого и накапливающегося под облаком (рис 3).

А далее начинается сам процесс грозообразования. При подъёме воздуха в околоосевом пространстве вихря, содержащего положительно заряженные пылевые частицы, в своей средней части, по форме близкой к цилиндрической, вихрь и распределяемые им потоки выполняют роль электрического конденсатора: если в околоосевом объёме цилиндрического конденсатора содержится огромное число положительно заряженных пылевых частиц, то в спиральных потоках, омывающих цилиндр, в полном соответствии с законами электростатики идет сосредоточение и накопление соответствующего количества отрицательного заряда. В «глазе» облака происходит сжатие, уплотнение спиральных потоков, -в верхней части вихревой трубки образуется «игла».

По мере поступления в спиральные потоки иглы вихря отрицательного заряда и его концентрации в них, в соответствии с законами электродинамики происходит дополнительное уплотнение и сжатие спиральных потоков, прежде всего, в радиальном направлении. То есть, диаметр канала иглы уменьшается, достигая значений в несколько де

сятков метров. Если в этот момент выполнить продольный разрез иглы, то перед нами будет изображение, очень схожее с продольным сечением электромагнитной катушки соленоида. В магнитном поле вихревого соленоида пылевые частицы, обладающие свойствами магнетиков, а также молекулы воды, являющиеся диполями, разгоняются до скоростей в десятки, а то и в сотню с лишним метров в секунду.

При их движении возникает спут-ный поток воздуха. В околоосевом пространстве вихревой трубки степень разреженности возрастает, следовательно, поступающий в его объём воздух приобретает ускорение в своем течении, а его температура снижается, - срабатывает эффект Джоуля-Томсона. Естественно, содержащаяся в ускоренном и охлажденном потоке воздуха влага, быстро конденсируется. Благо центров конденсации, роль которых выполняют пылевые частицы, - более чем достаточно. Над облаком-наковальней (его рост в объёме с этого момента прекращается) быстро растет в высоту до 10000-12000 м «облако-«протуберанец» (рис. 4).

«Грозовая ячейка» (по Р. Фейнма-ну), разумеется, не стоит на месте и дрейфует со всей массой атмосферного течения. Так и вихревая трубка изгибается и вьется, как мягкий канат. Игла вихревой трубки совершает подчас весьма сложные прецессионные движения. Поэтому облако-про-туберанец как бы постоянно прирастает клубами.

Если над облаком-наковальней образуется слой, сконцентрировавший в себе весь поступающий с спиральных потоков отрицательный заряд, то в облаке-протуберанце сосредоточен весь положительный заряд, «перекачанный» осевым потоком вихревого соленоида с поверхности земли.

В какой-то момент грозовое облако проливается дождем. Между сло

ями двух облаков происходят электрические разряды, которые мы наблюдаем в виде молний. Часть электрических разрядов происходит между облаком-наковальней и поверхностью земли.

Кстати сказать, легко объясняется тот факт, что после длительной, жаркой и сухой погоды гроза может обрушиться снежным зарядом или градом. В приземном слое воздуха в этом случае содержится положительно заряженных пылевых частиц гораздо больше обычного, а значит, вихревой соленоид развивает большую, чем обычно, мощь. Осевой поток в нем имеет еще большую скорость. Эффект Джоуля-Томсона заставляет снизить температуру осевого потока до отрицательных значений,что и приводит к замерзанию влаги в нем до льдо-или снегообразования.

Отметим для себя также то, что в вихревом соленоиде природа применяет «правило буравчика». Правило буравчика справедливо и для особого случая атмосферного вихревого соленоида, а именно, -для смерча, торнадо. Смерч, торнадо как вихрь возникает в результате преимущественного по каким-то причинам усиления одного, а то и сразу нескольких спиральных потоков грозообразующего вихря. Только форма смерча несколько иная: раструб воронки вихря торцом опирается на границу между приземным и верхним слоями воздуха, а узкая горловина воронки опирается торцом на земную поверхность. Игла вихря в этом случае образуется у поверхности земли. Но в сжатых и уплотненных спиральных потоках иглы сосредотачиваются положительно заряженные пылевые частицы. Тогда, как того и требует «правило буравчика», вихревой соленоид работает иначе: осевой поток со скоростью в десятки и даже в сотню с лишним метров

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 4' 2 0 0 5

25