Когда я задумался над этой темой, то был уверен что я не понимаю природу грозы только по причине своего невежества. Конечно главное в природе грозы — это механизм разделения зарядов в грозовом облаке. Но вникнув в тему глубже я понял , что есть ли жизнь на Марсе и почему бывает гроза наука пока не знает. Т.е. не понимаю не только я , но и никто не понимает. Конечно у учёных есть предположения на эту тему.
И если вам интересна давайте рассмотрим эти гипотезы и их критику.
Есть факты наблюдаемые и фактические замеры в грозовых облаках,проведённые на самолётах с риском для жизни и шарах-зондах ещё в 20-30-е годы прошлого века. Установлено , что обычно верхняя часть грозового облака заряжена положительно, а нижняя-отрицательно. Хотя встречаются и многослойные заряды.
Очевидные наблюдаемые факты- во время грозы всегда есть восходящие воздушные потоки и нисходящие. Нисходящие потоки появляются вследствие охлаждения слоёв облака вверху, обычно на высоте 8-20 км, где воздух всегда холодный. Часто на самолётах объявляют- температура за бортом минус сорок градусов. Всегда есть высокая влажность грозовых облаков и вода в них в разных агрегатных состояниях- капли воды, льдинки разные в т.ч. крупа -пористые частицы из замёрзших ледяных капель т. н. граупели, похожие на смёрзшиеся снежинки и часто в грозовых облаках бывают градинки. Всё это бурлит и активно перемещается восходящими и нисходящими потоками.
И эти частицы сталкиваясь создают заряженные слои с разницей до миллионов вольт(иначе не было бы молний).
Но на этом понимание заканчивается. Почему происходит такое катастрофическое разделение зарядов наука не понимает.
Сейчас большинство ученых считают главным обмен зарядами при столкновениях мелких кристаллов льда и граупеля. Мелкие льдинки благодаря своей лёгкости уносятся восходящими потоками вверх и получают положительный заряд а граупель опускается вниз и получает отрицательный заряд. Есть ещё предположение, что капли дождя ударяясь о льдинки получают заряд. Но почему так сильно разделяются заряды при столкновении частиц одного и того же вещества ,воды ,непонятно. Известно, что на земле трением наэлектризовываются только разнородные материалы. Нельзя получить наэлектризованные предметы трением стекла о стекло, например. Ещё все мы знаем, что синтетика зимой, когда сухой воздух, может больно „укусить“ разрядом, а летом при влажном воздухе электризация не происходит. Т,е. влажный воздух снимает заряды. А в грозу в облаках влажный воздух наоборот как будто способствует разделению зарядов.
А ещё водопады , особенно северные. Например я был на Ниагарском в апреле. Прогулки ,обычные летом, по реке в лодках мимо водопада были запрещены по причине опасения, что может обрушится ледяная стена, образовавшаяся зимой под водопадом.
Ниагарский водопад никогда не замерзает полностью-бывает частично.
Т.е. всю зиму в водопаде образуются в огромном количестве брызги воды и льдинки и они ударяются друг о друга и о ледяную стену и никаких разрядов , не говоря уж о молниях, не происходит. Если бы они происходили, то мы бы обязательно знали об этом из документальных фильмов , да и в кино эта ситуация ни раз бы обыгрывалась-но нет , никаких разрядов. А в облаках всё с точностью до наоборот. Это загадка, которую учёные не могут разгадать.
Если разделение зарядов происходит из-за трения разных льдинок, то почему зимой гроз не бывает. Возможно не такие сильные потоки воздуха зимой и нет сильного как летом трения и соударения.
Ещё есть гипотеза, что разделение зарядов в грозовых облаках происходит из-за космических лучей, прежде всего исходящих от солнца, конечно. Якобы они выбивают электроны из частиц льда и капель воды, создавая электрическую напряжённость.
Недавно учёные предложили ещё одну гипотезу -флексоэлектрический эффект.
Суть его в том , что льдинки при изгибании и сдавливании поляризуются как это происходит в пьезоэлектриках , которые используются в «зажигалках» газовых плит. Механизм, якобы такой: крошечные льдинки грозовых облаков сталкиваются друг с дружкой – изгибаются при этом, получая вмятины. Возникающие в результате градиенты деформации поляризуют лед, который генерирует флексоэлектричество и притягивает заряды к месту столкновения.
Но, согласитесь, притягиваются разноимённые заряды и разделение зарядов должно уменьшаться, а оно увеличивается до миллионов вольт.
Ещё в качестве объяснения предлагается так называемый эффект Ленарда. Потому что ещё в конце XIX века немецкий физик Ленард подробно расписал, что происходит с жидкостью при её распылении. По его наблюдениям, на поверхности воды, в плёнке толщиной всего в 10 в минус второй степени микрона, существует двойной электрический слой. Его внешняя обкладка отрицательная, внутренняя - положительная. Если при разрушении этого слоя происходит образование капель размером меньше 10 в минус второй микрона, то эти капельки должны иметь отрицательные заряды, если же больше - то они будут нейтральными.
Позднее это стали называть ЭФФЕКТОМ ЛЕНАРДА или "баллоэлектрическим эффектом", "каскадным эффектом". Он объясняет появление электричества в облаке брызг жидкости на границе с газовой средой (то есть в потоках дождя или водопада). Но никто не слышал о каком-либо существенном разделении зарядов на водопадах, наблюдения показывают только повышенную концентрацию ионов. Да и сам эффект Ленарда до сих пор не ясен до коннца.Эксперименты показывают, что при распылении образуются капли обоих зарядов.
Что не подвергается сомнению так это наличие восходящих и нисходящих потоков и влажного воздуха и разницы температур в грозовых облаках, которая и вызывает активное перемешивание воздуха с частицами льда и воды. Но конкретный механизм такого сильного разделения зарядов так и остаётся тайной за семью печатями.