А дощ накрапає. Електрика атмосфери.

 

В світі існує дві сили, єлектрична статична та динамічна. Всі інші сили є вигадками. Така атмосферна подія як дощ, сніг або град також утворюється цими електричними силами.

Існує точка зору дуже відомого і авторитетного дослідника атмосферних явищ Г. Ізраелі: «Щоб охарактеризувати картину електричних явищ у тропосфері, згадаємо думку Кельвіна, висловлену ним 100 років тому, що в майбутньому прогнозування погоди буде здійснюватися за допомогою електрометра. Його прогноз, звісно, був надто оптимістичним. Однак важливо, щоб усі метеорологічні явища супроводжувалися характерними змінами електричних параметрів атмосфери. Ми повинні вміти пояснити ці зв"язки та класифікувати варіації атмосферної електрики. Можливо, це легше сказати, ніж зробити, адже на перший погляд отримані результати дають дуже хаотичну картину — широкий спектр змін спектра різних параметрів від річних варіацій до шуму, різні комбінації електродного ефекту з впливом аерозолів, радіоактивних впливів, рух повітряних мас тощо. Саме тому, я впевнений, деякі вчені висловили думку, що продовжувати ці дослідження безглуздо. Однак, мені здається, що в цій галузі немає більше труднощів, ніж у метеорології загалом. І нам потрібно критично проаналізувати наші методи вимірювання, щоб оцінити їхню придатність для розв"язання проблем, що стоять перед нами» висловив думку Базієв Д. Х. і продовжив:

«Ця думка була висловлена у 1963 році, але актуальність порушених у ній проблем сьогодні зросла ще більше. Я повністю погоджуюся з Ізраїлем у сумнівах щодо того, що, що і як ми вимірюємо в атмосфері, вивчаючи електричні явища. Адже все вимірювальне обладнання створювалося у зв"язку з струмами розширених електропровідних матеріалів, для ділянок замкнених електричних кіл, де потік вихору проходить через дуже малий і нерухомий простір, і тому легко керується. Електрику геомагнітного поля з цим не можна порівнювати. Адже не випадково, що зазвичай вимірюють лише силу магнітного поля Землі, хоча це виражається як суто електрична величина (A/m). А електрика атмосфери, локальна система глобальної наземної електроенергії, є ще складнішою, багатогранною і надзвичайно динамічною. Тому необхідно створити спеціальне вимірювальне обладнання для роботи з атмосферною електрикою.»

Конвекція є найважливішою властивістю шару обміну

При спостереженні поверхні Сонця всі дослідники зазначають, що його найхарактернішою та чітко зафіксованою властивістю є потужні конвективні клітини, які називаються гранулами. Цілком чітко видно, як потужний потік плазми, що піднімається з глибин у центрі гранули, розповсюджується горизонтально, досягає свого краю і проникає глибоко в Сонце. Тобто кожна гранула є конвективною клітиною, вздовж осі якої гаряча плазма з низу конвективної зони піднімається вертикально вгору, а охолоджена на поверхні спускається вниз по всьому периметру клітини. Абсолютно схожий процес відбувається в тропосфері Землі, хоча й у неймовірно малому масштабі і не так чітко візуалізується. Природною основою конвективного обміну між основою та верхньою частиною тропосфери є нагрівання поверхні суші енергією Сонця. Водночас поверхня суші виконує роль найактивнішого нагрівального елемента для поверхневого шару повітря. Якщо розглянути початок формування вертикального повітряного потоку на поверхні Землі на молекулярному рівні, ми побачимо, що все починається з підвищення енергії генератора.

Грозова клітина

Купча хмара, нижній край якої знаходиться нижче нульової температурної лінії, а верх простягається до A = 5 км, починає активно впливати на конвективні потоки. По-перше, холодні повітряні маси, що спускаються зверху, обходять хмару вздовж усього периметру. Ці повітряні маси несуть із собою частину повітря, розташованого між краплями всередині хмари — з"являється щось на кшталт струменевого насоса, створюючи вакуум у хмарі. Внаслідок цього повітряні маси під хмарою починають рухатися вертикально всередину хмари, вздовж її геометричного центру. Це початок формування грозової клітини. Поступово, протягом кількох хвилин, залежно від супутніх обставин, вертикальний конвективний потік охоплює всю висоту між хмарою та поверхнею Землі, і клітинка переходить у повну дію.

Клітина має мінімальний радіус біля входу в хмару і максимальний радіус на поверхні Землі. Нижній радіус близький до радіусу хмари, а верхній — 500 –700 м. Швидкість вертикального потоку мінімальна на Землі і максимальна на вході в хмару, досягаючи 6 ~ 8 м/с.

Еволюція кучової хмари у грозу. Розвиток грози.

Для подальшого аналізу процесів у досліджуваній хмарі припускаємо, що під нею утворилася потужна грозова клітина з поперечним перерізом 5 = 1 км² = 110 м² і швидкістю входу хмари 8 м/с. Загальна тривалість грози становить t = 30 хвилин, з яких t = 17 хвилин витрачається на підготовчий етап. Суть цієї станції — вертикальний розвиток хмари під тиском грозової клітини. Найважливішою властивістю цього розвитку є утворення внутрішніх турбулентних клітин у хмарі. І для цього потрібна значна механічна енергія, яка постачається вертикальним потоком повітря. Отже, цілком очевидно, що душа і серце тіла грозової хмари — це вертикальна клітина грози. Якщо його немає, то в післяобідній годині не буде грози. Якщо енергія грозової комірки більша за середню, наприклад, коли її швидкість досягає > 15 м/с, то гроза має підвищену інтенсивність, є більш швидкоплинною і, як правило, супроводжується інтенсивним градом, оскільки при високих енергіях вертикальний розвиток хмари досягає максимальних висот і мінімальних температур. Саме ці обставини призводять до максимального розміру крапель, їх кристалізації в лід, з подальшим збільшенням розміру граду та їх максимальним переохолодженням.