2.2.9. Электричество теплых кучево-дождевых облаков

При исследованиях электричества дождящих конвективных облаков (электрического поля, зарядов облачных и дождевых капель и т. д.) чрезвычайно мало внимания уделялось вопросу о структуре этих облаков — жидкокапельные они или смешанные. Получение характеристик электрического состояния теплых облаков в умеренных широтах — весьма сложная задача, поскольку редко существует возможность достаточно четко выделить наблюдения, относящиеся именно к таким облакам. Поэтому нами будут использованы результаты наблюдений в низких широтах и материалы наблюдений в теплых облаках слоистых форм.

Фицджеральд и Бейерс [299] провели наблюдения в районе Карибского моря над пассатными дождящими кучевыми облаками, вершины которых не достигали уровня изотермы 0°С. Оказалось, что напряженность горизонтального электрического поля не превышала и большим значениям водности соответствовали большие значения напряженности поля. В каждом из этих облаков Фицджеральд и Бейерс обнаружили область значительных размеров с преобладанием отрицательных зарядов и несколько областей сравнительно малых размеров с преобладанием положительных зарядов. Повторные полеты через зону радиоэхо привели к выводу, что увеличение напряженности электрического поля соответствует области активных восходящих токов и росту облака. При диссипации облака наблюдалось заметное ослабление поля.

При полетах над вершинами теплых кучевых облаков над побережьем Флориды (США) Воннегут и Мур [560] измеряли вертикальный градиент потенциала. В одном из полетов было обнаружено, что сравнительно большие по абсолютной величине отрицательные градиенты потенциала в развивающихся мощных кучевых облаках несколько уменьшаются и даже переходят в небольшие положительные значения при преобразовании мощных кучевых облаков в кучево-дождевые, т. е. при обнаружении в признаков дождя. Так что с образованием дождя в мощных кучевых облаках происходят заметные электрические преобразования, сказывающиеся на градиентах потенциала выше облаков.

Несмотря на многочисленные наблюдения за электрическими зарядами осадков, почти не было наблюдений, когда было бы достоверно известно, что капли выпадают из теплых облаков. Поэтому большой интерес представляют наблюдения за зарядами капель дождя Такахаши и Исоно [543] на о. Гавайи. Измерения зарядов отдельных капель на склоне горы Мауна-Кеа при ливнях в теплых облаках показали, что могут встречаться как случаи со смесью положительно и отрицательно заряженных капель (с некоторым преимуществом первых), так и случаи только с положительно заряженными каплями. В большинстве случаев поле было отрицательным, обратным по знаку зарядам капель, т. е. обнаруживался зеркальный эффект, установленный Симпсоном [522] в интенсивных

дождях. Этот эффект авторы [543] обнаружили и при слабых ливневых дождях, но поле при этом было положительным и несколько меньшим, чем при интенсивных ливнях.

Во всех выпусках специальных радиозондов отмечались как положительно, так и отрицательно заряженные капли, но почти всегда с некоторым преобладанием одних над другими. Такахаши и Исоно реконструировали распределение зарядов в орографическом кучево-дождевом облаке, обычно образующемся при натекании на склон горы воздуха с моря, на основании двух выпусков радиозондов на склоне горы Мауна-Кеа (№ 3 и 9) и одного — в Хило (№ 11) (рис. 49).

Рис. 49. Распределение зарядов капель дождя в орографическом кучево-дождевом облаке по данным специальных радиозондов, выпущенных на о. Гавайи на склоне горы Мауна-Кеа на высоте около Хило на уровне моря (№ 11). По Такахаши и Исоно [543].

Как следует из данных зонда № 3, у земли наблюдался как положительный, так и отрицательный ток, создаваемый отдельными каплями дождя. Электрическое поле было отрицательным. Как под облаком, так и в облаке дождь состоял из смеси положительно и отрицательно заряженных капель. Большая часть зарядов капель находилась в пределах от до Из данных зонда № 9 видно, что соотношение количеств положительно и отрицательно заряженных капель на разных высотах весьма сильно различается, а у поверхности земли наблюдается хорошо выраженный зеркальный эффект в период усиления положительного тока, создаваемого каплями дождя. Наконец, данные зонда № 11 показывают преобладание отрицательно заряженных капель почти по всем высотам, тогда как у поверхности земли ток осадков очень небольшой. Заряды капель на высотах находились в основном в пределах от до Из этих данных Такахаши и Исоно пришли к выводу, что в верхней части облака на каплях

осадков находится отрицательный суммарный заряд, а в нижней — положительный. Согласно оценке, объемный заряд, создаваемый дождевыми каплями в верхней части облака, составляет а в нижней части Авторы [543] считают, что столь большие плотности зарядов указывают на возможность возникновения грозовых разрядов в теплых облаках. Однако к этой модели распределения зарядов в пассатном орографическом кучево-дождевом облаке необходимо относиться с некоторой осторожностью, так как она явилась результатом обобщения данных только трех радиозондовых наблюдений, проведенных по случайным траекториям и к тому же в разные дни.