УДАР МОЛНИИ СРЕДИ ЯСНОГО НЕБА (BOLT FROM THE BLUE) - ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД?

(Спойлер: чаще всего нет.)

Часто в современной популярной метеорологической литературе можно встретить утверждение, что опасные своей непредсказуемостью удары молнии в землю "среди ясного неба" (англ. bolts from the blue, BFBs), то есть бьющие в стороне от зоны осадков грозового облака из верхней его части, имеют положительную полярность.

Известно, что молниевый разряд начинается с ударной ионизации воздуха в грозовом облаке, которая запускает процесс образования лидера - яркого канала с высокой проводимостью. По ранним представлениям, знак переносимого лидером заряда, то есть полярность лидера, определяется знаком заряда той части облака, где он зародился. Аналогией такого лидера из гидродинамики является струя воды, вырывающаяся из наполненного ею сосуда. По классической модели электризации грозового облака, в верхней его части сконцентрирован положительный заряд, поэтому молнии, в ней зарождающиеся, имеют положительную полярность.

Исследования с конца 1980-х годов показывают, что описанная выше картина образования лидера неверна. Правильной является высказанная ещё в 1960 г. выдающимся специалистом в области атмосферного электричества Хайнцом-Вольфрамом Каземиром (Heinz-Wolfram Kasemir) идея о том, что всякий лидер является двунаправленным: один его конец имеет положительную полярность и распространяется к области отрицательного заряда в облаке, а другой - отрицательную и растёт в сторону области положительного облачного заряда. Суммарный заряд лидера равен нулю.

Модель двунаправленного лидера важна для понимания современного объяснения большинства ударов молнии "из ясного неба", созданного по данным инструментальных наблюдений в 1990-е и 2000-е годы. Такой удар начинается как двунаправленный лидер между двумя основными областями заряда в грозовом облаке, и когда основная (верхняя) область положительного заряда слаба, отрицательная ветвь лидера может покинуть её притяжение и уйти в сторону от облака, где и происходит соединение этой ветви лидера с землей. Полярность таких молний отрицательная. Для них благоприятно сочетание высокой конвективной неустойчивости и слабого сдвига ветра.

Молния на фото 1 имеет именно отрицательную полярность. Её трёхмерная структура и развитие показаны на приведённой анимации.

Более редко возможны настоящие удары молнии "среди ясного неба" положительной полярности. Они обычно происходят под передней частью наковальни грозового облака, вытянутой сильными ветрами на её высоте, вблизи восходящего потока. Двунаправленный лидер зарождается в верхней части грозового облака между основной областью положительного заряда и небольшой областью наведённого (индуцированного) отрицательного заряда под ней. Положительная ветвь лидера преодолевает притяжение зоны отрицательного заряда и устремляется к земле, вызывая удар молнии положительной полярности. Пример такой молнии показан на фото 2.

На схемах основные области заряда в грозовом облаке показаны эллипсами, а области наведённого заряда - прямоугольниками.

Заметка написана по материалам сайта ZT Research известного исследователя атмосферного электричества из США Тома Уорнера (Tom A. Warner).

Источник: ztresearch.blog