3.2.4. Электризация при таянии градин в электрическом поле

При рассмотрении электризации при таянии градины было показано, что этот процесс обусловливается разрушением пузырьков воздуха, вырывающихся из поверхности градины при таянии льда. Если такой процесс будет происходить в электрическом поле, необходимо ожидать значительного видоизменения основного эффекта электризации. Представим себе пузырек воздуха, который вырывается из поверхности ледяной сферы, покрытой водой, в направлении электрического поля. Можно считать, что к моменту разрушения пузырек образует на поверхности воды выпуклость примерно того же диаметра, что и сам пузырек. Поэтому наименьший заряд, который унесет с собой лопнувшая пленка пузырька радиусом с поверхности градины радиусом будет равен [99]

Пусть из поверхности градины, находящейся в поле с вырывается пузырек воздуха радиусом Тогда т. е. заряд имеет тот же порядок величины, который получали в специальных условиях эксперимента без электрического поля Динджер [279] и Мак-Криди и Праудфит [406]. Если же произойдет вырывание большого пузырька, допустим, с то заряд окажется весьма большим: Проведенные вычисления касались только случая, когда пузырьки лопались на «полюсах» градины. Если же пузырьки будут вырываться из поверхности градин под некоторыми углами к направлению поля, то индуцированные заряды будут соответственно меньше, а на «экваторе» равны нулю. При разрывании пленки пузырьков образуются весьма маленькие капельки, в том числе размеров тяжелых ионов. Следовательно, при таянии градин в электрическом поле в атмосферу

будут поступать в большом количестве сильно заряженные мельчайшие водяные капельки.

Вырывание пузырьков из поверхности тающей градины вряд ли является симметричным процессом. Это обусловлено тем, что при таянии в градине возникает конвекция, которая будет переносить пузырьки в верхнюю часть падающей градины. Так как можно ожидать, что в падающей градине большая часть пузырьков будет вырываться из поверхности ее верхней половины, то знак заряда градины в поле нормального направления должен быть положительным. Необходимо отметить, что данные предположения еще не проверены экспериментально.

При таянии крупной градины с ее верхней части будут срываться крупные капли. Исследования В. М. Мучника [119] и Бланшара [235] показали, что вода накапливается в виде ободка, который при достижении некоторой толщины срывается в виде капель. Иногда срывающиеся капли разрушаются. Такой процесс в электрическом поле должен привести к электризации градин и капель, что было обнаружено Мучником [119]. В дальнейшем этот механизм электризации был исследован Мучником [128] несколько подробнее. В вертикальном потоке шириной 4—5 см подвешивалась на изолированной нити ледяная сфера или бесформенный кусок льда. Из-за малой ширины струи образцы льда довольно сильно раскачивались, пересекая ее при каждом колебании. Это вносило определенное своеобразие в условия опыта, которого нельзя ожидать в естественных условиях. Радиусы ледяных сфер и кусков льда составляли несколько сантиметров. Опыт продолжался до тех пор, пока в результате таяния от начального куска льда оставалась примерно половина. Чаще всего с поверхности куска льда срывалась одна крупная капля (диаметром 4-5 мм) и ряд более мелких капелек. Были измерены заряды 991 капли, из которых 431 имела

Таблица 55 (см. скан) Зависимость электризации при срывании капель с тающих кусков льда от напряженности электрического поля. По В. М. Мучнику [128]

положительные заряды, а 560 - отрицательные в поле положительного направления. Появление зарядов того или иного знака вследствие раскачивания градины на нити было случайным. Но так как в каждом опыте с тающего куска льда срывалось от 40 до 240 капель, средние абсолютные значения зарядов должны обнаружить существование зависимости электризации капель от напряженности электрического поля (табл. 55).

Из табл. 55 видно, что с увеличением напряженности поля растут как средние, так и максимальные заряды. При этом не обнаруживаются какие-либо заметные различия между данными для шаров и кусков льда. При таянии градины в поле напряженностью образуется удельный заряд не менее