2.2.6. Токи в грозовых облаках

Рассматривая грозовое облако как генератор электрического тока, можно говорить о силе тока, им вырабатываемого. Составляющими тока внутри грозового облака являются: токи проводимости, токи конвективного переноса, токи осадков и токи грозовых разрядов. Если о токах осадков и грозовых разрядов имеются некоторые сведения, то о токах проводимости и конвективных токах известно мало. В предположении, что к грозовым облакам применим закон Ома, можно определить ток в облаке по данным о токе проводимости над ним. Гиш и Уайт [309] при полетах над грозовыми облаками в США измеряли градиент потенциала и проводимость воздуха, на основании которых они определяли плотность тока по трассе полета. Кривые градиента потенциала были в основном симметричны относительно центра грозы и имели отрицательный знак. Из измерений над 24 грозовыми облаками было получено, что ток находится в пределах а в одном случае он составлял даже 6,5 А. Среднее значение по данным всех случаев, за исключением случая с оказалось равным 0,3 А.

Измерения над грозовыми облаками в районе субтропиков были выполнены Стерджисом и др. [535]. Они получили, что ток на одно грозовое облако в среднем равен 0,8 А, т. е. значительно больше, чем у Гиша и Уайта. Максимальный ток оказался равным 4,3 А. Возможно, что здесь сказывается влияние географического положения места измерений: в низких широтах грозы более интенсивны, чем в высоких.

Значительное число измерений токов над вершинами грозовых облаков на территории Советского Союза между 40 и 60° с. ш. было выполнено И. М. Имянитовым и др. [76]. Полеты проводились на высотах 7-12 км, так что особенно интенсивные грозы не исследовались. Измерялся градиент потенциала, а проводимость вычислялась для высот 7-11 км в предположении, что она в пределах ошибки (20%) не зависит от географического района, времени суток и сезона. Этот вывод был сделан на основании данных измерений проводимости чистой атмосферы в различных районах ([309, 535] и др.). Было получено, что средний ток на

одно грозовое облако составляет 0,11 А, а максимальный 1,4 А. Так как не было уверенности в том, что полеты проводились по центру грозы и фиксировались максимальные значения напряженности поля, то авторы [76] считают, что данные могут быть занижены в 1,5-2 раза. Таким образом, значения токов над грозовыми облаками над территорией Советского Союза меньше, чем значения, измеренные в других районах. Однако этот вывод нельзя распространить на грозы большой интенсивности.

Согласно Хольцеру и Саксону [332] и др., в случае дипольной структуры грозовых облаков происходит замыкание части силовых линий, выходящих из положительно заряженной вершины, на поверхность земли. Вследствие этого происходит уменьшение тока примерно на 15%. По оценкам [76], абсолютная величина электрического тока, текущего вне облака, не превышала 10—20% его значения над облаком.

Чалмерс [261] получил выражение для отношения (полный разрядный ток) и (полный ток заряжения) для грозового облака:

где время релаксации; среднее время между грозовыми разрядами.

Андерсон и др. [212] по данным наблюдений за электрическим полем гроз и торнадо у поверхности земли в Миннесоте (США) получили Так что в активных грозовых облаках полный ток заряжения примерно в 2 раза превышает полный ток разряжения в интервалах между разрядами.