4.13. СХЕМА ИМЯНИТОВА

И. М. Имянитов [74, 344] считает, что заряды в грозовых облаках образуются за счет контактного механизма электризации при соударении частиц — жидких с жидкими, жидких с твердыми, твердых с твердыми — и при частичном срывании воды, намерзающей на поверхности твердой частицы. Он указывает, что процесс образования основных зарядов в кучево-дождевых и слоистых облаках один и тот же, но только в первых не достигаются стационарные условия. Имянитовым была разработана модель развития грозового облака (рис. 71), основанная на современных представлениях о динамике кучево-дождевых облаков и их электрической структуре.

Рис. 71. Схема развития грозы И. М. Имянитова.

Разделение зарядов и формирование заряженных областей в грозовых облаках обусловлены действием гравитационных сил и восходящих токов. Когда капли настолько укрупняются, что скорость их падения превышает скорость восходящих токов, они перемещаются вниз, перенося с собой положительные заряды. Остающийся объемный заряд переносится восходящими токами вверх. В дальнейшем центр нижнего положительного заряда продолжает с осадками опускаться вниз, а вслед за ним опускается вниз и центр отрицательного заряда. В то же время благодаря токам проводимости формируется положительный заряд в верхней кристаллической части облака. Генерация зарядов сопровождается их диссипацией за счет проводимости, под которой подразумевается сумма электрической проводимости и «турбулентной», т. е. вызванной нейтрализацией объемных зарядов при перемешивании струями объемов с противоположно заряженными частицами. Потери вследствие турбулентной проводимости возрастают в областях образования зарядов, где концентрация частиц и турбулентность наибольшие. Вместе с тем турбулентность приводит к появлению значительных неоднородностей объемных зарядов. В таких неоднород-ностях напряженность электрических полей легче может достигать критических значений, необходимых для инициирования грозовых разрядов.

В результате вычислений было получено, что в среднем верхний положительный заряд изменяется от 2 до 38 Кл, тогда как нижний отрицательный от 1,2 до 37 Кл. Средний верхний положительный заряд оказался равным 19 Кл, а нижний отрицательный - 17 Кл. Их центры находились в среднем на высотах 6,6 и 5,1 км соответственно.

Схема грозы Имянитова представляет значительный интерес, так как при ее построении сделана попытка возможно полнее учесть современные представления о высокой проводимости в грозовых облаках, существование неоднородностей и т. п. Но эта схема не лишена и определенных недостатков. Так, не объяснено отсутствие влияния индустриальных загрязнений на грозовую деятельность, которое должно сильно проявляться в случае, если бы основным был контактный механизм электризации. Кроме того, эта теория еще не достаточно развита количественно.

Из обзора схем образования грозового электричества, приведенных выше, можно заключить, что еще и сейчас отсутствует теория, способная в достаточно полной мере описать развитие грозы. Причин такого положения, по-видимому, много, поэтому для построения сравнительно завершенной теории грозы необходимо получить более достоверные и надежные сведения об основных характеристиках грозовых облаков и их изменениях во времени и пространстве. Поэтому сейчас можно ставить задачу только о создании идеализированной схемы, способной объяснить главные черты грозы. Для этого необходимо указать на основные недостатки рассмотренных выше схем грозового электричества. Таких основных недостатков два: использование для развития схем грозы сравнительно мало эффективных механизмов электризации и весьма примитивных моделей кучево-дождевых облаков.

Из выполненного в главе 3 анализа различных механизмов электризации, а также из рассмотрения, осуществленного Имянитовым [77], вытекает, что одними из наиболее интенсивных являются механизмы электризации при разрушении капель в электрическом поле, в особенности при их соударении с ледяными частицами. Начиная с 1952 г. автор настоящей работы предпринял ряд попыток создать схему образования грозового электричества, базирующуюся на механизмах электризации при разрушении капель в электрическом поле [122, 125, 126, 133, 451]. На основании этих исследований и современных представлений о развитии кучево-дождевых облаков (см. главу 2) автор предпринимает новую попытку развить более полную схему образования гроз в кучево-дождевых облаках, как теплых, так и смешанного строения.