Предложена новая теория формирования грозовых разрядов

Новое исследование американских ученых описывает всё многообразие форм грозовых разрядов.

Группа физиков из университета штата Пенсильвания (США) опубликовала в журнале Nature Geoscience результаты теоретического моделирования процессов формирования грозовых разрядов, которое описывает самые разные варианты проявления атмосферного электричества, в том числе и такие экзотические, как "голубые струи", которые распространяются в атмосфере снизу вверх, или "гром среди ясного неба" - случай разряда молнии в десятках километрах от основной грозовой тучи.

В предыдущих теориях образования молний основное внимание уделялось процессам образования положительных и отрицательных зарядов внутри одной тучи. В результате доминирующей теорией стала сформулированная еще в XIX веке гипотеза о перераспределении зарядов при столкновении частиц льда разных размеров.

Большой вклад в изучение молний внес многолетний эксперимент, проводимый NASA c использованием спутника TRMM. Космический мониторинг грозовых облаков дал ценнейшие результаты. За три года спутник получил изображения грозовых облаков и исследовал более 1 млн. молний.

На спутнике TRMM (сокращение от Tropical Rainfall Measurement Mission - "Программа по измерению атмосферных осадков в тропиках") была установлена оптическая камера для регистрации вспышек молний и радар, работавший в микроволновом диапазоне и позволявший измерять количество льда в облаках. Исследование NASA позволило установить однозначную корреляцию между количеством льда в облаках и интенсивностью разрядов молний, а основным выводом о природе молний стало подтверждение гипотезы о возникновении положительных зарядов за счет потери электронов на мельчайших кристаллах льда, устремляющихся с восходящими потоками воздуха в верхнюю часть облака, и отрицательных зарядов на более тяжелых частицах льда, опускающихся в нижнюю часть облака.

В новой модели, разработанной доктором Джереми Риуссетом (Jeremy Riousset) и его коллегами, впервые дается объяснение, почему молнии вообще способны покидать пределы облака - ведь, казалось бы, наиболее благоприятные условия для электрического разряда создаются именно внутри него. Моделирование показало, что направление, в котором будет происходить распространение разряда, зависит от исходного распределения зарядов внутри облака и их величины.

Были просчитаны также различные варианты перераспределения зарядов в разных частях облака, выявлены факторы, определяющие этот процесс. Процессы, протекающие внутри грозового облака, приводят к накоплению зарядов, расположенных по краям облака, что создает возможность для молнии отклоняться от начального направления распространения и ударять в землю в нескольких километрах от места возникновения грозы ("гром среди ясного неба").

"Голубые струи", согласно модели, возникают в результате разряда между заряженной верхней частью грозового облака и экранирующим его внешним заряженным слоем, причем разряд этого типа начинается через 5-10 секунд после возникновения резкого дисбаланса заряда внутри облака в результате обычного внутриоблачного или наземного разряда.

По мнению ученых, разработанная ими компьютерная модель может использоваться метеорологами для прогнозирования типов молний, образующихся во время гроз.