detekcja i lokalizacja wyładowań atmosferycznych - Instytut ...

PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH
„zwyczajnych” wyładowań towarzyszącym chmurom Cumulonimbus. Także ich badanie jest
utrudnione, ze względu na niezbyt częste występowanie. [3]
3.3. Procesy elektryzacji chmury burzowej.
Mechanizm powstawania przestrzennego ładunku elektrycznego w chmurach
burzowych jest procesem niezwykle skomplikowanym i złożonym. Od wczesnych lat 30-tych
ubiegłego wieku zaczęły powstawać różne hipotezy dotyczące struktury ładunku w chmurach
burzowych. Jak dotychczas nie zdołano w pełni potwierdzić doświadczalnie żadnej z
istniejących hipotez, opisujących powstawanie przestrzennego ładunku elektrycznego w
chmurach oraz jego separację. Na potrzeby niniejszej publikacji poniżej zostaną opisane
założenia, które musi uwzględniać hipoteza elektryzacji chmur oraz podstawowe założenia
dwóch najpopularniejszych obecnie hipotez.
Pierwsze modele rozkładu ładunku elektrycznego w chmurze burzowej zaczęły
powstawać po otrzymaniu pierwszych wyników naziemnych pomiarów pola elektrycznego na
początku lat 30-tych XX wieku. W oparciu o te wyniki powstał model przybliżający chmurę
burzową jako dodatni dipol elektryczny, czyli – układ, w którym w górnej części chmury
zgromadzony jest ładunek dodatni, a w dolnej ujemny. Hipoteza ta została potwierdzona pod
koniec lat 30-tych ubiegłego wieku przez G. Simpson’a i J. Screas’a dzięki pomiarom pola
elektrycznego wewnątrz chmur burzowych z wykorzystaniem balonów. Dzięki tym
pomiarom ustalono, że w dolnej, naładowanej ujemnie części chmury znajduje się także małe,
lokalne centrum ładunku dodatniego. Kolejne pomiary pola elektrycznego chmur burzowych,
naziemne i wewnątrz chmur, potwierdziły ulepszoną koncepcję struktury ładunku w postaci
podwójnego dipolu elektrycznego. Kolejnym krokiem do poznania procesów generujących
wyładowania atmosferyczne jest zbadanie procesów powstawania ładunku w chmurach
burzowych. Jest to zadania trudniejsze i nadal nie do końca wykonane. Niewątpliwie każdy
model generacji ładunku musi uwzględniać kilka zjawisk, m.in.:
• silne prądy wznoszące, występujące w czasie powstawania chmur burzowych (unoszące
także naładowane cząstki), a w późniejszym czasie także prądy zstępujące
• rozkład temperatur w poszczególnych partiach chmury burzowej
• różnorodność hydrometeorów znajdujących się wewnątrz chmury burzowej, m.in.: krople
wody, kryształy lodu, krople wody przechłodzonej, krupy śnieżne
• procesy jonizacji powietrza przez promieniowanie kosmiczne, substancje
promieniotwórcze itp.
• opad atmosferyczny, znoszący do ziemi także dużą ilość ładunku
- 31 -