Файл: Мучник, В. М. Физика грозы.pdf

3- 10~п Кл, а отдельные заряды достигали больших значений: отри­ цательные ІО-10 Кл, положительные даже 2 - ІО-10 Кл. Данные Красногорской подтверждают, что на гидрометеорах в кучево-дож­ девых облаках негрозового характера могут образоваться большие заряды. И. М. Имянитов и В. В. Михайловская [68] считают, что из-за малого входного отверстия использованного прибора резуль­ таты, полученные Красногорской, могут быть искажены.

400 м, верхней — 2700 м.

Наблюдения при полетах в ливневых осадках были проведены Имянитовым и Михайловской [68] на юге Европейской территории Советского Союза. Полеты осуществлялись через центральные части кучево-дождевого облака, где наблюдались наиболее интен­ сивные ливни. Из табл. 27 следует, что средние заряды на каплях негрозовых ливней лежат в пределах (5ч-20) • ІО-12 Кл. Даже при граде средние значения зарядов не выходят за указанные пределы.

.Эти данные согласуются с данными, полученными Н. В. Красно­ горской [90]. Максимальные заряды капель часто превышают 4Х Х І0-11 Кл, причем заряды обоих знаков. В соседних облаках, со­ гласно данным за 13 августа (табл. 27), на одной и той же высоте

126

как концентрации заряженных капель, так и величины зарядов мо­ гут значительно отличаться друг от друга. Причина этих различий заключается, по-видимому, в том, что соседние облака в одно и то же время находятся в разных стадиях развития и, кроме того, они развиваются с различной интенсивностью. Средний заряд капель, как правило, уменьшается при падении из облака. В облаках име­ ются как положительно, так и отрицательно заряженные капли, но обычно средний заряд отрицательных капель несколько превышает средний заряд положительных. Отдельные участки ливневых дож­ дей заметно различаются по концентрации заряженных капель и величине зарядов, однако эти различия значительно меньше, чем различия между данными для разных ливневых дождей. Спектр за­ рядов в искусственно вызванных ливнях из конвективных облаков практически ничем не отличается от спектра зарядов естественных ливней.

Интересно, что, несмотря на значительные заряды на каплях, напряженность электрического поля сравнительно невелика, как отмечал еще Ганн [321]. Это указывает на то, что заряды капель одного знака в значительной степени компенсируются зарядами противоположного знака, находящимися на дождевых каплях и об­ лачных капельках.

Измерения зарядов отдельных частиц в кучево-дождевых обла­ ках, развивающихся выше уровня изотермы 0°С, были выполнены Мак-Криди и Праудфитом [405] вблизи Флагстаффа (Аризона, США). Почти во всех случаях наблюдалась снежная и ледяная крупа и только в одном — снежные хлопья. За четыре дня полетов было получено, что в вершинах облаков при отрицательных темпе­ ратурах и под облаками при положительных температурах при­ мерно до 2° С наблюдаются положительно заряженные частицы. При положительных температурах выше 2° С происходит резкая смена положительных зарядов отрицательными примерно одного и того же порядка по величине. Положительные заряды в основном не превышали 3 -10-11 Кл, тогда как большинство отрицательных зарядов не превышало 2 - 10-10 Кл. Наблюдается также заметное количество частиц со сравнительно большими зарядами: (5-ч-10)Х ХЮ '1' Кл. Максимальный отрицательный заряд оказался равным 2 • 10-10 Кл. В один из дней при грозовой деятельности в атмосфере в ливневом облаке при температурах под ним от 2 до 4° С наблю­ дались максимальные положительные заряды на крупе до 2Х ХЮ-10 Кл, а в другой день при температуре под облаком около 8° С в смеси крупы с дождем максимальные положительные за­ ряды достигали 3 - 10-10 Кл. Максимальные отрицательные заряды во всех случаях наблюдений не превышали 2 • 10-10 Кл. В облаке, в котором образование крупы было вызвано искусственным образом при температуре в вершине —17,5° С, на крупе оказались весьма большие отрицательные заряды, до 5*10~10 Кл. Это наблюдение было выполнено во время грозовой деятельности в атмосфере. По­ этому возможно, что измерения производились в неопознанном гро­ зовом облаке.

127

Совершенно неожиданные результаты были получены при поле­ тах в тонких переохлажденных облаках, в которых наблюдались

весьма большие (до —3 -10-9 Кл) заряды в тающем снеге. Еще ниже при температурах от 11 до 13° С на каплях дождя также ока­ зались большие отрицательные заряды: от 1,5-10“9 до 3-10-9 Кл. Это наблюдение также было выполнено в день с грозовой деятель­ ностью. Возможно, что описанные облака являлись периферией грозового облака.

Такахаши и Хасеми [542] выполнили ряд измерений зарядов ка­ пель в облаках с помощью специального радиозонда, выпускаемого в свободный полет. Среди приведенных ими данных имеются два

выпущен, когда наковальня грозового облака находилась над стан­ цией. До высоты 8 км заряды гидрометеоров вообще не наблюда­ лись. На этой высоте были обнаружены частицы с зарядами до 7 • ІО-12 Кл, которые с высотой несколько уменьшались. Слой поло­ жительно заряженных частиц простирался до высоты 14 км. Такое же наблюдение было выполнено 13 августа, но в этом случае за­ ряды были обнаружены на меньшей высоте. В пределах 4—6 км наблюдались положительные заряды до 10-12 Кл. Затем примерно с 9 км появились большие отрицательные заряды, наблюдавшиеся до высоты 15 км, соответствующей высоте радиоэхо. На высоте около 9 км отрицательные заряды достигали 3 • ІО-12 Кл, с высотой они уменьшались. Наблюдения Такахаши и Хасеми интересны в первую очередь следующим установленным ими фактом: в нако­ вальнях грозовых облаков, которые имеют кристаллическое строе­ ние, могут быть не только положительные заряды, как это обычно предполагается, но и отрицательные.

Из сопоставления результатов наблюдений над зарядами гидро­ метеоров в грозах и кучево-дождевых облаках без гроз можно за­ ключить, что в общем случае в грозах заряды больше, чем в лив­ нях без гроз. Вместе с тем в кучево-дождевых облаках смешанного строения наблюдаются весьма большие заряды, указывающие на то, что процессы электризации в них протекают весьма интенсивно. Зарядов, накопленных на гидрометеорах в ливневых облаках, до­ статочно для возникновения грозовых разрядов, которые, однако, не наблюдаются из-за того, что в этих облаках отсутствуют необ­ ходимые условия для эффективного разделения зарядов и создания заряженных областей достаточной плотности. В ливневых облаках заряды на гидрометеорах в значительной степени компенсируются зарядами, находящимися на облачных капельках, и зарядами про­ тивоположно заряженных гидрометеоров.

Перейдем теперь к рассмотрению результатов наблюдений над зарядами грозовых дождей на высокогорных станциях. Необхо­ димо учесть, что, с одной стороны, вследствие большой высоты,