Атмосферное электричество

Атмосфе́рное электри́чество — совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическую проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое[что?]. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.

Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.

Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Ч. Вильсоном и советским учёным Я. И. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы. По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.

Исследования атмосферного электричества позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Напомним, что, во-первых, за счет столкновений самолетных поверхностей с частицами дождя, снега, пыли на самолете не может накопиться существенного заряда по той простой причине, что с таковыми частицами самолет в хорошую ясную погоду не встречается. Даже если такой процесс зарядки и происходит, то плотность накапливаемых зарядов может только достигать равновесного предела, при которой зарядка уравновешивается стеканием зарядов. Стекание зарядов с задней кромки крыла настолько интенсивно, что устойчивые значения суммарной зарядки самолета электричеством оказываются весьма низкими. Подробное рассмотрение явления показывает, что получить плазмоиды, несущие существенной величины электрический заряд, в соответствии с предложенной Классом моделью совершенно невозможно. Реальные трудности получения плазмоидов по Ф. Классу еще более серьезны. Для получения плазмоида необходима высокая концентрация свободных электронов. Однако в условиях, наиболее благоприятных для интенсификации зарядки (пыль, снег, дождь), все, что стекает с задней кромки крыла, представляет собою только ионы в том смысле, который придается этому термину в науке об атмосферном электричестве. Все свободные электроны в течение микросекунд связываются с молекулами кислорода. Загрязнения в выхлопе самолета вызывают дальнейшую «демобилизацию» образовавшихся таким образом «малых ионов».

Феликс Зигель, Вторжение инопланетян. Битва за Землю продолжается, 2012

Глобальная международная программа изучения непогоды наглядно показала, что во время многих гроз, особенно осенью и зимой, электрическое поле атмосферы приобретает необычное строение. Большинство молний, возникающих на «переднем крае» бури, обладает положительным зарядом, то есть ток течет с облака к поверхности Земли. Однако всего лишь в сотне километров, в «тылу» грозы, большинство молний несет к Земле отрицательный заряд. Такое биполярное строение грозы было обнаружено, когда несколько локальных сетей, измеряющих атмосферное электричество, объединили в единую систему. В качестве предполагаемой причины биполярности гроз называют горизонтальные ветры.

Олег Фейгин, Планета бурь, 2016