Cтраница 1
Соударение градин с переохлажденными или неполностью замерзшими каплями выше уровня изотермы 0 С приводит к частичному намерзанию воды на поверхности градин. Этот механизм совершенно не исследован; неизвестно, сколько образуется жидких и твердых фрагментов капель и каковы их размеры. Отсутствие этих сведений не позволяет сейчас сделать достаточно определенные заключения об электризации при соударении градин с переохлажденными каплями в электрическом поле. Во всяком случае, можно не сомневаться, что такая электризация имеет место и ее степень должна зависеть, в частности, от температуры переохлаждения и размеров капель. [1]
Вероятность соударения градин со сравнительно большими каплями ( например, дождевыми) довольно велика. Так как дробление капель при соударениях подобного рода может происходить весьма интенсивно, этот процесс в электрическом поле должен сопровождаться значительной электризацией. [2]
Вопрос об углах соударения градин и капель, при которых наблюдается переход от лобовых соударений к скользящим, совершенно не исследован. [3]
В области мокрого роста и в области таяния возможны процессы электризации при соударении градин с дождевыми каплями, при срывании капель с градин и при спонтанном разрушении крупных капель в электрическом поле. Как в восходящих, так и в нисходящих токах лишь первый из механизмов электризации будет приводить к усилению поля, тогда как остальные два - к осла-8 км блению. Как следует из экспериментов [128], вероятность срывания капель с зарядами противоположных знаков примерно одинаковая. Поэтому механизм электризации, увеличивая число заряженных капель в облаке, не будет значительно влиять на скорость роста напряженности поля. [4]
Из опытов В. М. Мучника [130], Шевчука и Ирибарне [515, 516] следует, что при лобовых соударениях степень дробления возрастает с увеличением скорости соударения градин и капель. С увеличением размеров капель также происходит увеличение степени дробления. Если модель градины была покрыта водяной пленкой, то наблюдалось возрастание количества мельчайших капелек по сравнению с опытами с сухими моделями. [5]
Воркмен [23, 581] расширил представление об эффекте Воркмена-Рейнольдса, распространив его на случай соударения сухого града с переохлажденными каплями. При соударении сухой градины с переохлажденной каплей намерзание льда происходит в течение времени, необходимого для разбрызгивания капли и отрывания ее фрагментов от поверхности градины. Специальные эксперименты, имитирующие такой процесс ( см. раздел 3.1.4), показали, что вода любого состава и концентрации, за исключением аммиачной, заряжается положительно, а лед - отрицательно. Интенсивность электризации, по грубым расчетам, достигает 6 6Х ХЮ-5 Кл / кг. Следовательно, интенсивность процессов мокрой и сухой электризации достаточна для объяснения большой скорости генерации зарядов в грозовых облаках. Кроме того, благодаря сухому эффекту зона генерации зарядов значительно расширяется по вертикали, до уровня изотермы - 30 С. [6]
Вследствие срывания капель с градин в областях мокрого роста и в результате таяния градин в грозовых облаках существует смесь градин и капель. Тем самым предопределяется соударение градин с каплями и разрушение последних. Возможны два типа соударений - лобовые и касательные. К первым следует отнести все те соударения, при которых капли отражаются от нижней части градины без существенного скольжения, а ко вторым - соударения со скольжением и отрывом в верхней части градины. [7]
Необходимо также отметить одно весьма существенное различие между механизмами электризации, обусловленными внешним электрическим полем и контактной разностью потенциалов. При единичном акте электризации, например при соударении градины с каплей, при контактном механизме величина заряда целиком зависит от особенности материалов, вступающих в контакт, и условий контакта. Величина заряда, разделяющегося при единичном акте, сравнительно невелика: она не превышает 10 - п Кл. [8]
Соударение градин с переохлажденными или неполностью замерзшими каплями выше уровня изотермы 0 С приводит к частичному намерзанию воды на поверхности градин. Этот механизм совершенно не исследован; неизвестно, сколько образуется жидких и твердых фрагментов капель и каковы их размеры. Отсутствие этих сведений не позволяет сейчас сделать достаточно определенные заключения об электризации при соударении градин с переохлажденными каплями в электрическом поле. Во всяком случае, можно не сомневаться, что такая электризация имеет место и ее степень должна зависеть, в частности, от температуры переохлаждения и размеров капель. [9]
Существуют два вида спонтанного разрушения капель - ган-теле - и грибообразное. Заряд, образующийся при гантелеобразном разрушении, мал по сравнению с зарядом, образующимся при грибообразном разрушении. Насколько можно судить по данным разных авторов, частота грибообразного разрушения капель мала по сравнению с частотой гантелеобразного разрушения. Поэтому общий заряд, который может образоваться в результате этого механизма электризации, будет небольшим по сравнению с зарядом, образующимся благодаря механизму электризации при соударении градин с каплями в электрическом поле. Необходимо еще учесть, что скорость разделения зарядов при спонтанном разрушении капель в несколько раз меньше, чем при соударении градин с каплями. Поэтому можно полагать, что скорость генерации зарядов незначительно изменится за счет механизма электризации при спонтанном разрушении капель в электрическом поле. [10]
Существуют два вида спонтанного разрушения капель - ган-теле - и грибообразное. Заряд, образующийся при гантелеобразном разрушении, мал по сравнению с зарядом, образующимся при грибообразном разрушении. Насколько можно судить по данным разных авторов, частота грибообразного разрушения капель мала по сравнению с частотой гантелеобразного разрушения. Поэтому общий заряд, который может образоваться в результате этого механизма электризации, будет небольшим по сравнению с зарядом, образующимся благодаря механизму электризации при соударении градин с каплями в электрическом поле. Необходимо еще учесть, что скорость разделения зарядов при спонтанном разрушении капель в несколько раз меньше, чем при соударении градин с каплями. Поэтому можно полагать, что скорость генерации зарядов незначительно изменится за счет механизма электризации при спонтанном разрушении капель в электрическом поле. [11]
Схема грозы Воркмена-Рейнольдса в настоящем ее представлении базируется на современной модели грозового облака и на интенсивном механизме электризации гидрометеоров, поэтому она в состоянии объяснить многие явления, наблюдаемые в грозах. Вместе с тем эта теория встречает ряд существенных возражений, в первую очередь количественного характера. В действительности интенсивность электризации при отрывании одной частицы от другой ( так как только при этом условии происходит разделение зарядов) определяется разностью потенциалов и электрической емкостью этих частиц ( см., например, В. М. Мучник и А. Поскольку речь идет об отрывании мелких капелек после их соударения с градиной или крупой, радиус капелек обычно не превышает 1 мм. Поэтому заряд, который разделяется при отрывании даже столь крупного фрагмента капли, не превышает 10 - 12 Кл. Таким образом, чтобы получить разделение зарядов порядка 10 - 10 Кл, требуется примерно 102 соударений градины с крупными каплями, причем этот процесс не должен сопровождаться диссипацией заряда с градины, что весьма мало вероятно. Можно еще предположить, что заряды на градинах и крупе образуются за счет соударения с крупными облачными капельками. [12]