4.3. СХЕМА ВИЛЬСОНА

В основу схемы грозового электричества Вильсон [572] положил избирательное заряжение падающих капель ионами под действием электрического поля. Если в положительном электрическом поле будет падать капля, то положительные ионы будут отталкиваться от ее нижней части, а отрицательные — притягиваться. Однако этот процесс избирательного захвата будет осуществляться только в том случае, если скорость падения капель больше скорости движения положительных ионов в электрическом поле, в противном случае ионы будут захватываться верхней, отрицательно заряженной частью капли. Следовательно,

где скорость падения капли; подвижность положительных ионов; напряженность поля.

Из (94) видно, что, если принять равным и для облачных частиц радиусом до около а для дождевых капель 8 м/с, при напряженностях поля, соответственно больших избирательное заряжение капель невозможно. Чтобы обойти это затруднение, Вильсон

предположил, что избирательное заряжение дождевых капель происходит при захвате тяжелых ионов и заряженных облачных капелек, заряды которых образуются за счет легких ионов. Капли в положительном поле благодаря избирательному заряжению получат отрицательные заряды, которые будут переноситься вниз, а в воздухе останутся положительно заряженные капельки. В результате первоначальное положительное поле должно усиливаться до достижения пробойных значений, причем скорость нарастания напряженности поля должна быть большой. Полярность облака при этом также будет положительной (вверху «плюс», внизу «минус»). Таким образом, теория Вильсона дает правильное распределение основных заряженных областей в грозовых облаках, но вместе с тем встречает много обоснованных возражений.

Расчеты, выполненные Мейсоном [428] для среднего грозового облака со средней напряженностью поля показали, что за время 103 с, согласно схеме Вильсона, может образоваться заряд т. е. заряд, на порядок меньший наблюдаемого. Но как указывает Мейсон, согласно Уормелю [588], максимально возможная скорость заряжения за счет ионов не может превышать интенсивность их образования в нижних слоях атмосферы, которая равна Следовательно, примерно за 103 с облако предельно может получить заряд около Однако если принять во внимание, что длительность жизни легких ионов в облаках мала (они преобразуются в тяжелые ионы и оседают на облачные капельки), и поэтому дождевые капли при падении заряжаются за счет тяжелых ионов и зарядов облачных капелек, и, кроме того, учесть потери вследствие рекомбинации ионов, то следует полагать, что реальный максимальный заряд должен быть значительно меньше Поэтому попытка Вильсона [573] улучшить свою теорию допущениями, что процессы в грозовых облаках приводят к усилению тока проводимости под и над облаком и что в заряжении участвуют не только капли, но и твердые частицы, не может исправить положение.