Теория грозы

© Владимир Ерашов

Состав атмосферы Земли хорошо известен, мы только подчеркнем, что 0,03 % атмосферы составляет углекислый газ. Влага, которая интенсивно испаряется с поверхности Земли, в атмосфере образует облака (мелкие капли воды). Из химии мы знаем, что углекислый газ достаточно хорошо растворяется в воде. На основании этих данных мы вправе предположить, что мелкие капли влаги будут растворять в себе углекислый газ, образуя слабый раствор угольной кислоты. Далее из той же химии мы знаем, что угольная кислота довольно таки не плохо в водном растворе диссоциирует на ионы, причем она имеет две константы диссоциации кажущуюся и истинную, которые между собой различаются в тысячи раз. Пока мы не будем очень тщательно углубляться в химию этого вопроса, отметив только, что истинная константа диссоциации характеризует истинное количество образовавшихся ионов, а кажущаяся отображает уменьшение числа свободных ионов в растворе за счет их взаимодействия между собой. Отметим, что угольная кислота в растворе образует положительные ионы водорода (протоны) и отрицательные ионы кислотного остатка. В атмосферных капельках влаги идет непрерывный процесс испарения одних молекул воды и конденсации других молекул и таким образом поддерживается определенное равновесие данного процесса. Если это равновесие нарушается, то происходит, либо увеличение размеров капелек (при преобладании процессов конденсации), либо уменьшение размеров капелек влаги (при преобладании процессов испарения). Но мы акцентируем внимание читателей на другом моменте, на том, что вместе с испарением молекул воды происходит и испарение ионов, содержащихся в данной капельке, причем, положительные ионы водорода испаряются гораздо активнее отрицательных ионов кислотного остатка, первые в сотни раз меньше и легче вторых. Таким образом, в атмосферных облаках капли жидкости заряжены всегда отрицательно, а промежуточное пространство за счет положительных ионов водорода всегда заряжено положительно. В развивающейся ячейке грозы, где происходит подъем теплых воздушных потоков, капли влаги отстают, так как они тяжелее, от основного воздушного потока, и тем самым происходит разделение электрических зарядов. Сухой воздух с положительными ионами водорода обгоняет отрицательные капельки влаги и уносит положительный заряд в верхнюю часть грозовой ячейки (облака), а отрицательный накапливается в нижней части. Тем самым в атмосфере создается гигантская разность электрического потенциала. При выпадении осадков на землю, а мы уже установили, что осадки (капли влаги) заряжены всегда отрицательно, дополнительный отрицательный заряд вместе с осадками получает и поверхность Земли. Все эти процессы и приводят к возникновению грозы как таковой, которая стремится частично нивелировать возникшую электрическую разность потенциалов.

Далее нужно отметить влияние наличия числа ионов в капле воды на процессы конденсации влаги в атмосфере. Наука в настоящее время установила жесткую связь между наличием числа ионов в атмосфере и скоростью конденсации влаги, причем, чем выше содержание ионов, тем интенсивнее идет конденсация. В работе академика Г.Ф.Крымского «Космические лучи и погода» хорошо и подробно сказано о такой зависимости, там даже приводится очень наглядный пример сравнения процессов конденсации влаги в атмосфере с камерой Вильсона. Вот только вывод этой работы, что космические лучи главный поставщик ионов в атмосфере, сделан не верный. Известно, что интенсивность космического излучения в околоземном пространстве составляет порядка двух протонов высоких энергий на квадратный сантиметр. Даже если предположить, что все эти протоны имеют скорости в пространстве порядка скоростей света, то удельная энергия ими выделяемая в единице объема атмосферы, даже при условии выделения этой энергии исключительно на высотах в несколько километров, где идет процесс осадкообразования, настолько мизерный по сравнению с той же энергией ионообразования отмеченной в данной работе, путем теплового образования ионов той же угольной кислоты, что о серьезном влиянии космических лучей на погоду говорить не приходится. Хотя это вовсе не значит, что активность Солнца на погоду на Земле не влияет, влияет и влияет очень сильно. Но это влияние сказывается, скорее всего, не через космическое излучение, через космическое излучение оно тоже сказывается, но только очень слабым образом, а через какие-то другие механизмы. Например, в работе «Магнитное и электрическое поля Земли» мы говорили, что активность Солнца меняет величину магнитного поля того же Солнца в окрестностях Земли, что в свою очередь это не может не сказаться на величине электрического поля Земли на интересующих нас высотах в несколько километров над поверхностью. А вот величина электрического поля Земли может серьезно влиять на структуру ионов в тех же каплях жидкости, а конечном итоге и на процесс осадкообразования. Вот здесь самое время вспомнить о гигантской разнице между истинной и кажущейся константами диссоциации угольной кислоты, которая, еще раз подчеркнем, говорит о разнице между свободными ионами и их общим количеством. То есть разговор идет о том, что в капле воды основная доля ионов образует электрическую структуру, тем самым усиливая взаимодействие между ионами, как бы связывая эти самые ионы. Вот для разрушения этих самых электрических структур годится как тепловая энергия, так и энергия космических лучей. Один и тот же протон высоких энергий может высвободить из структуры ионов (превратив их в свободные) в несколько раз больше ионов, чем их образовать (все зависит от того, во сколько раз энергия структурирования ионов меньше энергии их образования). Но и здесь нужно определять соотношение энергий на единицу объема между энергией космических лучей и тепловой энергией и только потом делать вывод о влиянии той или другой. Как следует из вышесказанного, чтобы определить, что из данной тучи выпадет мелкий дождь, ливень или град с куриное яйцо современной науке еще многое предстоит выяснить, но главное направление поиска данная работа уже определила.

Первоисточники

1. Р.А.Лидин, Л.Л.Андреев, В.А.Молочко «Справочник по неорганической химии», М, «Химия», 1987.

2. Г.Ф.Крымский «Космические лучи и погода» http://forshock.ru/docs/docsrus7.html

3. Владимир Ерашов «Магнитное и электрическое поля Земли» http://www.proza.ru/2013/08/30/667

2.10.2013г.