Роль эффекта гигантской диэлектрической проницаемости в процессе генерации торнадо


Просмотр статьи
PDF, 391,9 КБ

Role of giant dielectric permittivity effect during tornado generation process

Basing on electrohydrodynamics equations system, the article researches the role of electromagnetic factors with trigger nature in generating tornadoes: atmospheric electric field perturbations under thundercloud and giant dielectric permittivity effect of cloud as water droplets suspension with thin surface double electric layer. The work considers the influence of tripole cloud charge structure and effect of giant electric permittivity on forming tornado funnels and appearing number of accompanying specific phenomena: a “collar” in the funnel base, “devil horns” and growth of dust or water hill (cascade) toward the descending tornado funnel. Other factors (same or different direction of thundercloud rotation, distinguish of oxygen and nitrogen magnetic properties etc.) usually play secondary role in tornado-like vortices formation

atmospheric electric field, thundercloud, tornado, electrohydrodynamic pressure, giant dielectric permittivity effect

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.2.828


Том 20, выпуск 2, 2019 год



На основе системы уравнений электрогидродинамики исследована роль электромагнитных факторов триггерного характера в генерации торнадо (смерчей) и струйных низовых прорывов: возмущений атмосферного электрического поля под грозовыми облаками и эффекта гигантской диэлектрической проницаемости облака как суспензии водяных микрокапель с тонким поверхностным двойным электрическим слоем. Рассмотрено совокупное влияние трипольной структуры облачного заряда и эффекта гигантской диэлектрической проницаемости на образование воронок торнадо и возникновение ряда сопутствующих специфических явлений: «воротника» в основании воронки, «рогов дьявола» и роста холма пыли или брызг (каскада) навстречу опускающейся воронке смерча. Другие факторы (одно-или разнонаправленная закрутка центра и периферии грозового облака, различие магнитных свойств атмосферного кислорода и азота и т.д.) обычно играют вспомогательную роль в формировании торнадоподобных вихрей

атмосферное электрическое поле, грозовое облако, торнадо, электро-гидродинамическое давление, эффект гигантской диэлектрической проницаемости

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.2.828


Том 20, выпуск 2, 2019 год



1. Натяганов В.Л., Маслов С.А. Ломоносов и загадки природного электричества. Часть 4. Электромагнитные механизмы формирования торнадоподобного смерча // Вестн. Моск. ун-та. Матем. Механ. 2014. № 2. С. 31–37.
2. Наливкин Д.В. Ураганы, бури и смерчи. Географические особенности и геологическая деятельность. Л.: Наука, 1969. 487 с.
3. Vonnegut B. Electrical theory of tornadoes // J. Geophys. Res. 1960. Vol. 65. P. 203–212.
4. Синкевич, О.А., Маслов, С.А., Гусейн-заде, Н.Г. Электрические разряды и их роль в генерации вихрей // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 203–226.
5. Электровихревые течения / Под ред. Э.В. Щербинина. Рига: Зинатне, 1985. 315 с.
6. Маслов С.А. Электрические механизмы усиления завихренности в воронке торнадо. Вестн. Моск. ун-та. Матем. Механ. 2015. № 6. С. 54–58.
7. Маслов С.А. Влияние атмосферного электрического поля под грозовым облаком на формирование воронки торнадо. Вестн. Моск. ун-та. Матем. Механ. 2017. № 1. С. 57–61.
8. Френкель Я.И. Теория явлений атмосферного электричества. М.; Л.: ГИТТЛ, 1947. 152 с.
9. Williams E.R. The tripole structure of thunderstorms // J. Geophys. Res. D. 1989. V. 94. P. 13151–13167.
10. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 5. Электричество и магнетизм. М.: Мир, 1966. 296 с.
11. Саранин В.А. Устойчивость равновесия, зарядка, конвекция и взаимодействие жидких масс в электрических полях. М.; Ижевск: РХД, 2009. 331 с.
12. Маслов С.А., Натяганов В.Л. Влияние электрической структуры грозовых облаков на формирование торнадоподобных вихрей // Прикладная физика. 2015. № 6. С. 16–20.
13. Maslov S., Natyaganov V. Role of electromagnetic mechanisms in downburst and tornado formation. Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes. Proc. 4th Int. Scientific School for Young Scientists, Ishlinskii Institute for Problems in Mechanics of Russian Academy of Sciences. Springer Nature Switzerland AG. 2019. P. 344–358.
14. Fujita T.T. Tornadoes and downbursts in the context of generalized planetary scales // J. Atmos. Sci. 1981. Vol. 38. P. 1511–1534.
15. Натяганов В.Л. Условность границ ЭГД и МГД приближений в некоторых задачах электромагнитной гидродинамики. Cб. докл. IX Международной научной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей», 25 – 28 июня 2009 г., Санкт-Петербург. СПб.: СОЛО, 2009. С. 131–134.
16. Натяганов В.Л. Электрокапиллярновихревая модель сферического вихря Хилла – Тейлора // Доклады академии наук. 2001. Т. 381. № 1. С. 50–52.
17. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИТТЛ, 1959. 700 с.
18. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкостей. М.: Мир, 1973. 792 с.
19. Натяганов В.Л., Орешина И.В. Электрогидродинамика монодисперсных эмульсий // Коллоидный журнал. 2000. Т. 62. № 1. С. 90–100.
20. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 736 с.
21. Гендугов В.М., Натяганов В.Л., Чайка А.А. Косой удар цилиндрической струи о плоскость // Докл. Акад. наук. 2010. Т. 433. № 4. С. 481–484.
22. Вабищевич П.Н., Пулатов П.А. Численное решение внешней задачи Неймана // Журнал вычисл. матем. и матем. физ. 1987. Т. 27. № 4. С. 536 – 543.
23. Snow J.T. The tornado // Scientific American. 1984. Vol. 250. P. 86–96.
24. Абрамов В.А. Смерчи над Владивостоком // Вестник ДВО РАН. 1998. № 2. С. 3–22.