ПРАВИЛА НАПИСАННЯ ТА ОФОРМЛЕННЯ ДИПЛОМНИХ РОБОТ
Важко одразу зрозуміти та пояснити драматичне відставання наукових "фундаментальних досліджень" грозового процесу. І все ж таки не можна не побачити поверх всього лежачого факту цілеспрямованої специфіки пізнавальної ініціативи фундаментальної фізики. Теоретики і експериментатори фундаментальної фізики, що вишикувалися в потилицю технічному прогресу - справді з тріумфом поринули в експериментальні можливості та перспективи "лабораторної фізики". При цьому, цілком природно, вони змарнували багато природних енергоємних явищ і подій, у тому числі і грозові процеси. Але, як виявилося, численні рівняння з електророзрядних процесів у лабораторних та виробничих умовах зовсім не придатні для фізичного опису реальних грозових процесів. Тривожний громадськість максимум "драми гроз" досяг, коли навіть в урбанічних регіонах (наприклад, Австрія, 2003 рік) у "грозових реакторах" кількість розрядів за одну хвилину пішла за 300 розрядів. Ця надшвидкісна регенерація електричних зарядів у хмарах остаточно поховала версію про те, що "фізики всі знають про грози". Але в міру того, як Земля рухається до нового клімату та біосферної рівноваги, загальнопланетна грозова активність набирає все більшого обсягу свого "правового простору". і цей факт не є новим для грозової активності Гірського Алтаю. Так Бутвиловський (1993) зазначає, що під час льодового розвантаження під час Сартанського зледеніння грозові розряди плавили деякі вершини гір.
Гроза привертала дослідницьку увагу людей з давніх-давен. Передбачається, що до XVIII століття люди з метою своєї безпеки спостерігали за грозовими явищами, не маючи суворого наукового методу у вивченні цих подій (Чеканал, 1965).
Одним із перших висловивсудження про природу грози ще Анаксимен, який розглядав грозу як наслідок згущення повітря у хмарах. Анаксагор, ґрунтуючись на поглядах Анаксимена, навіть намагався передбачати появу та розвиток гроз. Сократ і Демокріт говорили про зіткнення та поєднання хмар як причину виникнення гроз. Аристотель узагальнив і розвинув уявлення попередників. Лукрецій бачив причину генерації гроз у виникненні вітру, який видавлює з "хмар вогняні тільця у вигляді блискавки" (Арабаджі, 1960).
У XVIII столітті причину грозової електрики вбачали в електризації води під час випаровування. А. Вольт вважав, що електрика входить до складу пар, що випаровуються з поверхні річок, морів та озер. Ці погляди поділяли П. Лаплас, А. Лавуазьє, О. Соссюр та Б. Пальмієрі. Надалі, ідея А. Вольта не витримала детальної перевірки досвідом. Численні досліди М. Фарадея, А. Пальтьє, Р. Калішера, У. Блейка та інших показали, що при випаровуванні не відбувається електризації водяної пари (Арабаджі, 1960).
На зв'язок розподілу електрики в хмарах з індукційною дією Землі вказував у 1840 А. Пальтьє (Kahler, 1924). "У 1883 році Сіменс висловив припущення, що електризація Землі повинна виникати завдяки індукційній дії позитивно зарядженої поверхні Сонця. Відповідно до цієї гіпотези, виникнення гроз пояснюється вторинною індукційною дією з боку, зарядженої земної поверхні на хмари" (Арабаджі, 2960).
Але, як виявилося, гіпотеза Е. Сіменса, яка не вичерпна і багато в чому, суперечить дійсності. У ХІХ столітті були висунуті й інші спроби фізичного пояснення грозових явищ із Сонячно-земними зв'язками. Ці припущення отримали серйозне обгрунтування лише в останні 50 років (Павлова, 1969; Дружинін,1970; Дьяков, 1974; Заводченко, Переведенцев, 1989).
У 1884 році В. Лувіні та К. Зоннке незалежно один від одного сформулювали теорію електризації хмар за рахунок тертя льоду про воду. К. Зоннке виходив із результатів дослідів М. Фарадея. Згодом численні досліди К. Ельстера та Г. Хомма підтвердили досліди М. Фарадея та К. Зоннке. В. Лувіні та К. Зоннке розглядали грозовий процес аналогічно пояснювальній моделі М.В. Ломоносова. У 1890 році Г. Гейтель і К. Ельстер висловлювали думку про складний процес перерозподілу атмосферних зарядів - великі краплі заряджаються негативно, а малі позитивно (Kahler, 1924). Ці припущення підтримував та розвивав Ф. Шуман. Але в поглядах К. Ельстера і Г. Гейтеля залишаються непідтвердженими ні суттєвий індукційний вплив на електризацію крапель електричного поля земної поверхні, ні механізм ковзання малих крапель на поверхні великих (Арабаджі, 1960).
Дослідження українського фізика Гезехуса відкрили новий етап у вивченні грозових процесів. У роботі "Атмосферна електрика" (Чеканал, 1965) Гезехус розглядає електричні явища в атмосфері у зв'язку з вітром та хуртовиною. Найбільш чудовим відкриттям Гезехуса слід вважати його дослідження електризації водних бризок, які й обґрунтували початок сучасному уявленню про електризацію хмар та опадів. Він виявив, що поблизу водоспадів у повітрі є вільна негативна електрика, що з'являється в результаті того, що бризки, що відриваються від маси води, заряджаються негативно. Такий же ефект спостерігається і при розбризкуванні крапель води від будь-якого струменя або краплі дощу. Зазначимо, що багато закордонних дослідників, які спостерігали ці явища раніше (наприклад, Ф. Ленард в 1892 р.) не змогли пояснити цей механізмелектризації. І лише професор Томського університету Гезехус зі своїми учнями ґрунтовно вивчили це явище і дали йому вичерпне пояснення (Чеканал, 1965). У низці підручників із метеорології з'являються вже цілі розділи, присвячені питанням атмосферної електрики, наприклад, у книзі українського вченого О.І. Воєйкова "Клімати земної кулі" (Войєйков, 1884).
Тривале накопичення спостережного та експериментального матеріалу з реєстрації електричних полів атмосфери та значні теоретичні роботи, виконані українськими та зарубіжними вченими, дозволили лише до початку XX століття намалювати загальну картину розподілу електричних зарядів в атмосфері та тих збурень електричного поля, що призводять до утворення електричних розрядів. ).
У 1935 році Ю. Ганн висловив думку про зв'язок грози із сублімацією та випаданням крижаних частинок. У 1938 році Н.Ф. Фіндейзен висловив припущення, що в частинах хмари, де переважає сублімація, кристали льоду набуватимуть позитивного заряду (Mason, 1957). 1940 року Н.Б. Баракан провів досліди, які спростували думку про електризацію водних крапель за рахунок їх випаровування та конденсації (Mason, 1957). У послідовності дослідників гроз сорокових років ХХ століття значної ролі грають роботи І.С. Стекольникова (1943). Саме Стекольников звернув серйозну увагу на участь геолого-геофізичних обстановок у специфіці гроз та локалізації грозноураження окремих ділянок земної поверхні.
Зокрема, він зазначив, що грозоуражність (хмара - земля) ділянок залежить від електропровідності підстилаючих порід. Тому у разі перемежування піщаних і глинистих ґрунтів блискавки "оберуть" високопровідні глинисті ділянки. Так само виділяються як грозні ділянкитріщинуваті гранітні масиви, тріщини яких заповнені водою. Насправді різка контрастність електропровідності цих порід "притягне" грозові електричні розряди. Щодо вибірковості грозноуражності Стекольников висловився так (1943, стр.161):
"Різні гіпотези, висунуті для пояснення виборчої уражності, можна розділити на дві групи. До першої відносяться теорії та гіпотези, у складі яких лежить припущення, що шлях блискавки визначається провідністю повітря; по другій - теорії та гіпотези, що об'єднуються ідеєю про те , що шлях блискавки визначається властивостями грунту ".
Це дуже справедливе розширення інформаційного простору вивчення природи і фізики гроз свого часу був підтримано прибічниками метеорологічних моделей. Але як свідчать і наші дослідження, у ряді випадків (особливо в гірських умовах) грозноушкодження ділянок та утворення сильно пов'язане з інтенсивністю та просторовою неоднорідністю електропровідності ґрунтів.
У 1946 році Ю. Ганн спостерігав, як при плавленні льоду на поверхню рідини піднімалися бульбашки повітря та лопалися, повідомляючи негативний заряд воді та позитивний навколишньому повітрю. Але це спостереження може бути використане безпосереднього пояснення полярності хмар. Виявлений ефект може бути використаний лише для пояснення причин виникнення локального позитивного заряду, що з'являється на певній стадії розвитку грозової хмари, особливо у нижній частині, тобто. у сфері позитивних температур (Арабаджи, 1960).
У 1948 році Д. Валь розробив і доповнив вільсонівську теорію обґрунтуванням поділу зарядів протилежних знаків у хмарі при температурі нижче 0 градусів (Mason, 1957) з урахуванням п'єзо-та піроелектричних властивостей льоду. Недоліком моделі Валя є її нездатність пояснити електризацію хмарних частинок без дії зовнішнього електричного поля (Арабаджі, 1960). На противагу йому Р. Мейсон у 1953 році дійшов висновку, що лід, що утворюється шляхом сублімації з атмосферної вологи, заряджається негативно, а навколишнє повітря залишається зарядженим позитивно (Mason, 1957). Процес зростання та падіння крижаних ядер Мейсон вважає причиною утворення грози (Арабаджі, 1960).
1955 року В.І. Мучник припустив, що грозовий процес розвивається при руйнуванні крапель в електричному полі за рахунок їхньої електризації. Нов і. Арабаджи, посилаючись на К. Меккі, критикує теорію В.І. Мучник. Він стверджує, що електричне поле зменшуватиметься, якщо слідувати теорії В.І. Мучника, а чи не зростати як передбачає останній (Арабаджи, 1960).
1960 року вийшла монографія В.І. Арабаджі "Грози та грозові процеси", в якій він розглянув досить широкий спектр питань, пов'язаних з грозовими процесами. Поряд із суто фізичними питаннями грозової активності він розглянув і географічні аспекти прояву гроз. У своїй роботі Арабаджі розвиває ідеї, закладені Ломоносовим, посилається на досліди Д. Сімпсона та інших. У роботі викладено нову теорію електризації хмар. Різна густина зарядів у поверхневому шарі крапель відбувається за рахунок капілярних тисків над краплями різної дисперсності. Тому при контакті крапель різної дисперсності між ними відбуватиметься обмін зарядами. Таким чином, причиною електризації суто водяних хмар може бути обмін зарядами при зіткненні крапель різної дисперсності (Арабаджі, 1960). Від злиття при зіткненні краплі оберігатиме значний капілярний тиск над малими краплями. Воноперешкоджає деформації і, отже, злиття. Крім того, він вказує на велике значення при утворенні гроз розвитку конвекції в хмарах (Арабаджі, 1960).
У 70-ті роки побачила світ велика книга Е. Чалмерса (Чалмерс, 1974) і монографія В.І. Мучника, присвячені загальним проблемам атмосферної електрики: іонам, зарядам, провідності, градієнту потенціалу, струмам провідності та опадам, точковому заряду, поділу позитивних та негативних зарядів у грозових хмарах (блискавці). Е. Чалмерс, з погляду передчасно, підкреслює, що фізична теорія всіх цих явищ проста, крім питання про походження заряду (Вітинський, 1963).
Видатну роль вивченні грозового процесу грають вчені Томського політехнічного університету. Під керівництвом А.А. Воробйова вивчалося електрику в гірських породах, що лягло в основу сучасних уявлень про відмінність електромагнітних полів над масивами різного речовинного складу. Інститут високої напруги при ТПУ протягом багатьох років вивчав різні аспекти гроз. Вплив гроз на технічні споруди займався А.А. Дульзон. Їм, зокрема, розроблено методики захисту ЛЕП та підстанцій від влучення блискавок. Принаймні глибшого проникнення у природу грозових процесів оформлялися наукові визначення. Гроза - це атмосферне явище, при якому в потужних купово-дощових хмарах і між хмарами та землею виникають сильні електричні розряди блискавки, що супроводжуються громом (Неклюкова, 1977).
Грозовий процес не залишили поза увагою і філософи. Про грозу писав В. Гете. Г. Гегель у "Філософії природи" (1975) розглядав грозу як другий момент діалектики метеорологічного процесу.