ВВЕДЕНИЕ

При обзоре литературы, изданной в Советском Союзе за последние 25 лет, обнаруживается отсутствие монографий, целиком посвященных грозовому электричеству. В ряде книг встречаются лишь отдельные разделы, касающиеся этого вопроса. Такие разделы имеются в монографиях Я. И. Френкеля «Теория явлений атмосферного электричества» (1949 г.), Н. С. Шишкина «Облака, осадки и грозовое электричество» (1964 г.), И. М. Имянитова, Е. В. Чубариной и Я. М. Шварца «Электричество облаков» (1971 г.). Из переводных монографий можно указать «Физику облаков» Б. Дж. Мейсона (1961 г.), где только часть главы «Электризация облаков» уделена грозовому электричеству.

Вместе с тем существует настоятельная потребность в монографии о грозовом электричестве, так как грозовая деятельность оказывает значительное влияние на разные отрасли народного хозяйства. Так, общеизвестно влияние грозы на безопасность полетов самолетов; грозовые разряды вызывают нарушение работы линий электропередачи и связи, интенсивные радиопомехи, лесные пожары и т. д. Прогноз грозы все еще является одной из наиболее трудных задач синоптической метеорологии. Решение многих важных вопросов связано с познанием природы грозы, сведения об исследованиях которой разбросаны по многочисленным источникам и уже вследствие этого являются труднодоступными.

В предлагаемой читателю книге делается попытка обобщить сведения о природе грозы и дать возможно более полную сводку литературных источников; последнее обстоятельство особенно важно в наше время, характеризующееся усилением потока информации. В монографии основное внимание уделено природе грозы умеренных широт, что представляет особый интерес для читателей Советского Союза. Но рассмотрены также грозы тропических широт, поскольку они имеют много общего с грозами умеренных широт.

При выполнении поставленной задачи встретились значительные трудности. Они возникли главным образом из-за сложности грозовых явлений и отсутствия достаточных сведений как о макро-, так и о микромасштабных процессах, происходящих в грозовых облаках.

Если в синоптике и аэрологии игнорировали электрическую поиоолу гпозы, то в разделе науки об атмосферном электричестве

длительное время грозу рассматривали исключительно как электрическое явление в конвективных облаках. В первую очередь пытались установить элементарный механизм электризации, который может быть ответственным за образование электрических зарядов в облаках.

Со времени открытия Б. Франклином и М. В. Ломоносовым электрической природы грозы в 1752 г. при лабораторных исследованиях было обнаружено весьма большое количество механизмов электризации, которые могут иметь место в грозовых облаках. В результате появилось значительное количество теорий грозы, большинство которых теперь представляет только исторический интерес. В конце XIX и в начале XX в. в связи с развитием методов измерений элементов атмосферного электричества, в том числе зарядов капель, стали накапливаться сведения об электрических характеристиках облаков, туманов и осадков. Развитие методов измерений значительно ускорилось и качественно стало иным в результате использования авиации и появления летающих лабораторий. Наряду со сведениями, поступающими с рейсовых самолетов, случайно попадавших в грозовые облака, появились данные специальных полетов, выполняемых на самолетах, правда пока в сравнительно скромных масштабах. Это позволило в какой-то степени оценить количественно те требования, которым должна удовлетворять теория грозового электричества. Появилась возможность более строго рассмотреть достоинства и недостатки различных теорий грозы и выделить достоверные или, во всяком случае, возможные теории.

Вслед за этим обнаружилось, что одностороннее рассмотрение грозы исключительно как электрического или же макрофизического явления в кучево-дождевых облаках неверно. Гроза — явление комплексное, обусловленное как электрическими, так и другими микро- и макрофизическими процессами в конвективных облаках. Сущеструет чрезвычайно тесная связь между различными элементарными процессами в облаках. В частности, рост облачных элементов и гидрометеоров, увеличение напряженности электрического поля и зарядов оказались в значительной степени взаимно обусловленными. Нельзя решать вопросы, касающиеся условий образования электричества в грозовых облаках, не рассматривая во всей полноте микро- и макрофизические процессы образования и роста облака и отдельных элементов в нем. И в свою очередь при решении вопросов развития облаков и осадков необходимо учитывать электрические силы. Вообще, все более и более выкристаллизовывается мнение, что процессы образования и развития облаков и осадков, причем не только грозовых, но и любых других, в значительной степени обусловлены электрическими силами. Так, Б. Дж. Мейсон [115, стр. 425] высказался по этому поводу вполне определенно: «В прошлом появилась тенденция рассматривать электрические явления в облаках без связи с процессами конденсации и образования осадков... Трудно найти логическое обоснование такому подходу к вопросу, так как

электрические процессы и процессы образования осадков неразрывно связаны...» И. М. Имянитов и В. Я. Никандров на VII межведомственной конференции по физике облаков и активным воздействиям на погоду в Москве в 1965 г. высказали мнение, что «электричество облаков может быть и следствием и причиной их фазовых и структурных преобразований» [71].

Автор настоящей монографии также придерживается этой точки зрения. В 1962 г., докладывая в Тбилиси на Всесоюзном научном совещании по активным воздействиям на градовые процессы работу «О связи грозовых и градовых процессов», автор привел доказательства взаимообусловленности, тесной связи между этими процессами.

Для комплексного рассмотрения грозы в монографию введены разделы, касающиеся структуры кучево-дождевых облаков. Особенное внимание уделено возможным элементарным процессам в грозовых облаках и оценке влияния электрических сил на скорость и особенности протекания этих процессов. В монографии рассматривается также возможность активных воздействий на грозу как одна из актуальных проблем современной метеорологии.

Все единицы измерения даны по Международной системе единиц (СИ), за исключением общепринятых в метеорологии единиц для давления и интенсивности осадков, которые выражаются соответственно в миллибарах и миллиметрах в час.

В разработке ряда вопросов принимали участие ближайшие коллеги автора, и в первую очередь Б. Е. Фишман, Ю. С. Рудько и В. А. Дячук, которым автор приносит благодарность. За обсуждение монографии и ряд полезных советов автор выражает благодарность редактору монографии И. М. Имянитову.