4.12. СХЕМА МАК-КРИДИ

Основываясь на материалах измерений распределения зарядов гидрометеоров по высоте в сильно электризованных облаках и грозах во Флагстаффе (США), Мак-Криди [111] пришел к выводу об особой роли электризации при таянии градин в образовании электричества грозовых облаков. В результате измерений Мак-Криди и Праудфит [405] получили, что в конвективных облаках во Флагстаффе твердые гидрометеоры выше уровня изотермы 0° С имеют преимущественно положительные заряды. Механизм электризации, обусловливающий образование таких зарядов, не рассматривается. Однако предполагается, что отрицательные заряды, которые образуются в результате этого механизма электризации, каким-то образом «выветриваются» из вершины облака в окружающее пространство. При опускании твердых гидрометеоров и их таянии или увлажнении происходит изменение знака зарядов на отрицательный. Положительные заряды, которые поступают в воздух при таянии гидрометеоров, будут переноситься восходящими токами вверх, что приведет к увеличению заряда положительно заряженной области. Так как полеты производились в полностью переохлажденных облаках, у которых нижняя граница

располагалась выше уровня изотермы 0° С, авторы [405] считают, что изме-. нение знаков зарядов при падении твердых гидрометеоров происходит целиком за счет таяния, поскольку их соударение с облачными элементами исключается. Таким образом, согласно Мак-Криди, положительно заряженная область в грозовых облаках должна размещаться непосредственно над уровнем изотермы 0° С, а отрицательно заряженная область — несколько ниже этого уровня.

Как отмечает Мак-Криди, его схема еще не закончена, тем более, что в некоторых случаях наблюдавшееся распределение зарядов не укладывалось в эту схему. Кроме того, существует несоответствие между результатами лабораторных экспериментов (см. раздел 3.1.10) и полевых наблюдений. Согласно большинству лабораторных экспериментов, лед заряжается при таянии положительно, а не отрицательно, как этого требует разрабатываемая схема. Только Мак-Криди [404] получил, что при таянии ледяных частиц в аэродинамической трубе на них появляются отрицательные заряды. По-видимому, требуются специальные полеты с целью исследования концентрации солей в градинах, так как они влияют на знак зарядов, образующихся при таянии льда.

Можно указать на весьма мощный механизм электризации, который должен действовать ниже уровня изотермы 0° С в слое интенсивного таяния; он объясняет наблюдаемое распределение зарядов. В этом слое должно существовать сильное электрическое поле положительного направления, обусловленное положительными зарядами твердых гидрометеоров над уровнем изотермы Вследствие, таяния ниже уровня изотермы 0°С должны находиться сравнительно крупные капли, с которыми соударяются твердые гидрометеоры. При отражении фрагментов капель от нижней части твердых гидрометеоров в положительном электрическом поле последние должны получать отрицательные заряды в согласии с данными наблюдений Мак-Криди и Праудфита [405]. При этом для получения зарядов достаточно соударения градины с каплей радиусом около 3 мм в поле напряженностью порядка (см. раздел 3.2.3). С таких позиций можно объяснить и те несоответствия в распределении зарядов с высотой, на которые указывали авторы [405].

Не находят объяснения и исключительно большие отрицательные заряды (более на частицах ниже уровня изотермы 0° С. Такие заряды Мак-Криди и Праудфит [405] обнаружили в одном из полетов на уровне, располагавшемся примерно на ниже уровня изотермы 0° С, при температуре около 12° С. Из данных лабораторных экспериментов Динджера [280], а также Мак-Криди и Праудфита [406] со льдом из дождевой и снеговой воды и градинами следует, что при таянии должен образовываться заряд плотностью не более Поэтому для получения заряда потребовалось бы таяние огромной градины весом до тогда как наблюдения были выполнены при падении градин умеренных размеров.