Труды КНЦ вып.32 (ГЕЛИОГЕОФИЗИКА вып. 6/2015(32))

Механизм генерации стороннего электрического тока Свободные электрические заряды в атмосфере образуются в результате ионизации воздуха, главным образом, галактическими космическими лучами, максимум ионизации которых приходится на высоту около 13-15 км [6], и вследствие естественной радиоактивности у поверхности Земли [11]. Свободные электроны быстро прилипают к тяжелым нейтральным молекулам, а также к аэрозолям - крупным частицам различного происхождения (континентального, океанического, антропогенного) - пыли, пепла, частиц металлов, капель воды, льдинок и т. д. - с размерами от нескольких сотен ангстрем до нескольких микрон. Скорость рекомбинации крупных заряженных частиц в зависимости от их размера может быть меньше скорости рекомбинации первичных зарядов на четыре порядка [8], что способствует увеличению концентрации зарядов. Возникшие ионы выступают в роли ядер конденсации водяных паров. Далее рост капель до размеров 1-2 мкм осуществляется преимущественно посредством коагуляции - процесса слипания капелек воды в более крупные образования - и приводит к формированию облаков [1, 3]. При этом выделяется скрытая теплота, равная теплоте парообразования и способствующая усилению потоков восходящего воздуха. На отрицательно заряженных ядрах конденсация происходит эффективнее, поскольку для конденсации на положительно заряженных ядрах требуется большая насыщенность водяного пара. За счет большего размера отрицательных зарядов и большей массы они увлекаются вниз силой тяжести, а легкие положительно заряженные частицы - вверх вместе с восходящими потоками теплого воздуха. Таким образом, в поле силы тяжести и градиентами давления происходит разделение и вертикальный перенос противоположно заряженных частиц, т. е. возникает электрический ток, получивший название стороннего. В отличие от тока хорошей погоды, определяемого электрической проводимостью воздуха и фоновым электрическим полем, направленного к Земле, сторонний ток создается неэлектрическими силами и направлен в противоположную сторону. Сторонний электрический ток присутствует всегда и наиболее интенсивен в областях грозовой активности, заряжая ионосферу положительно относительно Земли и создавая разность электрических потенциалов между ними. В зависимости от изменения атмосферных условий, температуры и влажности воздуха, состава и концентрации пылевых и водных аэрозолей, а также условий ионизации сторонний ток увеличивается или уменьшается, создавая локальные увеличения или уменьшения разности электрического потенциала между Землей и ионосферой. При землетрясениях сторонний электрический ток значительно увеличивается в области их подготовки. Во-первых, за счет возникновения дополнительных источников ионизации воздуха по сравнению с обычными условиями. Ускоренному ионообразованию способствует повышенная концентрация радиоактивных частиц в приземном слое, выталкиваемых из тектонического разлома, превышающая фоновые значения в несколько раз [11]. Во-вторых, увеличение концентрации почвенных газов и аэрозолей, формирование ионных кластеров в ходе процессов нуклеации способствуют увеличению концентрации крупных заряженных частиц вследствие их замедленной рекомбинации по сравнению с первичными ионами и электронами. В-третьих, разделению и переносу электрических зарядов способствуют восходящие потоки тепла над активными разломами, которые представляют собой крупномасштабные области (от нескольких тысяч до десятков тысяч