Глава 3. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ В ГРОЗОВЫХ ОБЛАКАХ
Образованию заряженных областей в грозовых облаках предшествуют процессы, приводящие к электризации облачных частиц и гидрометеоров. Только в тех случаях, когда электризация частиц протекает таким образом, что на частицах, перемещающихся под действием гравитационных сил с разной скоростью, оказываются заряды разных знаков, или заряды на частицах и в воздухе имеют разные знаки, может происходить их разделение. Если процессы электризации будут протекать достаточно интенсивно и длительно, а процессы рекомбинации зарядов и их диссипации — сравнительно медленно, возможно накопление зарядов в определенных областях грозового облака, между которыми возникнут сильные электрические поля с напряженностью, достигающей критических, т. е. достаточных для возникновения молнии, значений. Следовательно, образование заряженных областей в грозовых облаках, как, впрочем, и в любых других, начинается с электризации облачных частиц и гидрометеоров в них. Поэтому для выяснения механизма возникновения грозового электричества необходимо в первую очередь рассмотреть, какие процессы электризации могут иметь место в кучево-дождевых облаках. Затем необходимо выяснить, какие из этих процессов являются доминирующими.
В процессах электризации, которые возможны в облаках, всегда участвуют ионы: то ли молекулярные, то ли легкие и тяжелые, образующиеся в воздухе, то ли атомные и молекулярные, образующиеся внутри воды в жидкой или твердой фазе. В воздухе образуются также электроны, однако они, как и воздушные молекулярные ионы, имеют малую продолжительность жизни и непосредственно слабо влияют на процессы электризации облаков в целом. В такой же степени малую роль играют и тяжелые ионы. Процессы электризации в облаке, в которых участвуют воздушные ионы, происходят при их контакте с частицами. Такой контакт может обеспечиваться диффузией ионов, -влиянием электрического поля и свойствами поверхностного слоя частиц, как это показано схематически в левой части рис. 50. Электризация при участии молекулярных ионов может иметь место в основном при контакте или разрушении частии.
Рис. 50. Схема процессор электризации гидрометеоров.
И в этом случае процессы электризации могут происходить в результате действия электрического поля или благодаря физико-химическим особенностям воды в жидкой и твердой фазах (правая часть схемы на рис. 50).
Со времени установления того факта, что грозовые разряды имеют электрическую природу, т. е. почти за 200 лет, было открыто и исследовано огромное количество различных процессов электризации облачных частиц и гидрометеоров. Затем эти процессы подвергались критической оценке, и многие из них отбрасывались, одни — потому, что они вообще не могут иметь место в грозовых облаках, другие — вследствие их весьма незначительной роли в общем балансе электрических зарядов. Ниже будут рассмотрены процессы электризации, которые могут играть определенную роль в образовании грозового электричества.
