Электрокапиллярная левитация капель воды в каскаде под воронкой смерча

Автор: Сергей Алексеевич Маслов

Соавторы: Натяганов В.Л.

Организация: 1. Механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова. 2. Объединенный институт высоких температур РАН

Электрокапиллярная левитация капель воды в каскаде под воронкой смерча

Рассматривается влияние атмосферного электрического поля (АЭП) под грозовым облаком на подъем каскада (струи брызг или пыли) с подстилающей поверхности воды или суши вблизи воронки смерча. Каскад часто формируется задолго до касания воронки с подстилающей поверхностью – этот факт не удавалось теоретически обосновать без учета электрических явлений. В статье [1] отмечается, что большие градиенты квадрата напряженности АЭП под грозовым облаком способствуют появлению радиальной электрической силы, которая обеспечивает сбор микрокапель с подстилающей поверхности под центр облака. Кроме того, достаточно высокая концентрация микрокапель воды с тонким поверхностным двойным электрическим слоем (ДЭС) вблизи водной поверхности может приводить к эффекту гигантской диэлектрической проницаемости [2], что, в свою очередь, способствует падению электрогидродинамического давления и подъему капель.

В данном докладе исследуется возможность электрокапиллярного дрейфа водяных капель с ДЭС в сильных электрических полях под торцом воронки. Путем решения модифицированной задачи В.Г. Левича о дрейфе проводящих капель с учетом силы тяжести получено, что в зависимости от размера капли и напряженности АЭП капля поднимается вверх, падает на подстилающую поверхность или левитирует (зависает) на фиксированной высоте. При этом высота каскада, по оценкам очевидцев, может достигает 25 – 30 м и более, в то время как без участия электрических сил столб воды может подняться на высоту не более 10 м. Поэтому в ходе исследование процесса формирования каскада важно учитывать электрические факторы, в том числе электрокапиллярный дрейф микрокапель с подстилающей водной поверхности.

 

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. 32 – 38.

2.Маслов С.А., Натяганов В.Л. Роль эффекта гигантской диэлектрической проницаемости в процессе формирования торнадо //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т. 20. №2. doi 10.33257/PhChGD.20.2.828.