Грозова хмара

Грозова хмара утворюється в спекотний день - коли повітря біля поверхні землі сильно прогріте і насичене водяними парами.
Відбувається сильна конвекція: потоки нагрітого вологого повітря спрямовуються вгору. Підйом повітряних мас ще більше посилиться, якщо вітер прижене холодне повітря. Маси холодного повітря, що стелиться по землі, підсуваються під нагріту повітряну масу і піднімають її вгору. Недарма саме на холодних атмосферних фронтах часто утворюються купчасто-дощові хмари, що стають грозовими хмарами.

У появі та розвитку грозової хмари (хмари) можна чітко розрізнити чотири послідовні етапи.

Перший етап – передгроза.
З ранку спекотно і душно, стоїть цілковита тиша. «Парить! Бути грозі» — впевнено пророкують досвідчені люди. На цьому етапі відбувається зародження грозової хмари.

Другий етап - початковий розвиток грозової хмари.
Повітря стає більш вологим, у ньому ніби розливається слабкий туман. У висоті виникає, росте, поступово темніє купово-дощова хмара, перетворюючись на хмару. Хмара, що збільшується, закриває сонце, і все навколо відразу стає похмурим, жахливим. Виникає теплий вітер, що піднімає вгору сухе листя.

Третій етап - зріла грозова хмара.
Зверху з хмари прямують до землі потужні потоки холодного повітря. Потоки холодного повітря ударяються об поверхню землі та породжують пилові вихори. І відразу починається сильний дощ, а іноді і град. Виблискують блискавки, гримить грім.

Четвертий етап - руйнація грозової хмари.
Грозова хмара помітно зменшилася, почала руйнуватися. Його вершина витяглася горизонтально. Дощ ослаб, вітер помітно стих. Ще трохи, і в просвітах хмар з'являється сонце.Уся природа поступово оживає. Залишки хмари йдуть у далечінь. У повітрі надзвичайна свіжість.

Три етапи життя грозової хмари (початковий розвиток, повноцінний розвиток, руйнування) схематично показано на рис.

На етапі початкового розвитку (позиція 1) спостерігаються потужні висхідні потоки повітря під хмарою та всередині нього. Водяні пари, що містяться в повітряних висхідних потоках, починаючи з висоти Н (рівня конденсації) починають конденсуватися. Процес конденсації продовжується при подальшому підйомі повітряних мас, внаслідок чого хмара швидко зростає у висоту. У міру підйому швидкість висхідних потоків усередині хмари зростає. Звернімо увагу на приплив з боків холодного повітря, що оточує хмару. Втім, все це відбувається у висоті, а земний спостерігач бачить лише хмару, що поступово розростається і набуває все більш темного кольору і, крім того, відчуває горизонтальні потоки вітру. Це приповерхневе повітря прямує під хмару - в область зниженого тиску, що утворилася в результаті підйому повітряних мас. Якщо під хмару, що формується, проникне звідки-небудь з водойми холодне повітря, то відбуватиметься деяке охолодження вологих повітряних мас, що почали підніматися вгору — в результаті може виникнути легкий туманний серпанок. Потужні висхідні потоки повітря (значно потужніші, ніж у випадку звичайної купової хмари) зумовлюють сильне зростання грозової хмари у висоту. Верхня межа хмари виявляється на висоті 10-15 км; вона може сягати 20 км. На таких висотах повітряні потоки, що сходять, поступово згасають. Там утворюються скупчення крижаних кристалів, які починають падати крізь хмару вниз, захоплюючи за собою кілька холодного повітря.Східний холодний повітряний потік, виходячи з хмари, потужно вдаряє по поверхні землі, з'являється сильний поривчастий приповерхневий вітер із пиловими вихорами. Одночасно з хмари починаються інтенсивні опади.
Важливо відзначити, що похід холодного повітря, що виник у вершини грозової хмари, потрапляючи в нижні «поверхи» хмари, не згасає, а навпаки, посилюється.

Таким чином, спостерігається досить складна картина - поряд з висхідними потоками повітря, нагрітого біля поверхні землі, існують низхідні потоки повітря, що охолоне у верхній частині хмари. Така картина відповідає дозрілому грозовому хмарі (позиція 2 на рис.).

Повітряні маси, що падають вниз крізь грозову хмару, викликаючи зливу і, можливо, град, гасять зустрічні висхідні потоки повітря. І це означає, що грозова хмара починає руйнуватися — за етапом зрілості швидко настає етап руйнації хмари (позиція 3 на рис.). Тепер усередині грозової хмари існують лише низхідні повітряні потоки. Поступово діяльність вітру припиняється, дощ стихає. Хмара буквально на очах «худне», її вершина витягується у напрямку вітру, нагадуючи ковадло.

Екологія ДОВІДНИК

Грозові явища у помірних широтах розвиваються в основному в конвективних хмарах, а саме в купчасто-дощових. Навіть у тих випадках, коли ці явища спостерігаються влітку на теплих фронтах, яким взагалі властиві хмари шаруватих форм, внаслідок неоднорідності умов відбувається найчастіше розвиток нестійкості та утворення купово-дощових хмар. ]

У літній грозовий період різні будівлі та споруди можуть опинитися під впливом грозових атмосферних електричних зарядів.Блискавка є електричним розрядом в атмосфері між зарядженою хмарою і землею або між різноіменно зарядженими частинами хмари, а також між сусідніми хмарами. Довжина каналу блискавки досягає кількох кілометрів. ]

Вимірювання над грозовими хмарами у районі субтропіків було виконано Стерджисом та інших. [535]. Вони отримали, що струм на одну грозову хмару в середньому дорівнює 0,8 А, тобто значно більше, ніж у Гіша та Уайта. Максимальний струм дорівнював 4,3 А. Можливо, що тут позначається вплив географічного положення місця вимірювань: у низьких широтах грози інтенсивніші, ніж у високих. ]

Всі процеси у хмарах відбуваються при постійній взаємодії хмарного повітря з навколишнім повітрям. Електрика атмосфери є таким чином фоном для електричних процесів у хмарах, але разом з тим електрика хмар значною мірою формує електрику атмосфери. Для більшої визначеності розглянемо електрику атмосфери за «хорошої» погоди. Під «хорошою» погодою прийнято розуміти умови в атмосфері, за яких відсутні такі метеорологічні явища, як хмари, тумани, пил, опади, сильний вітер тощо, що обурює її електричні характеристики. Зупинимося даних лише для тропосфери, оскільки грозова діяльність у основному спостерігається у цій частині атмосферы.[ . ]

Відповідно до табл. 39 у зрілих грозових хмарах існують зони неоднорідності з розмірами приблизно до 2000 м; максимальною повторюваністю характеризуються зони розміром 200-400 м. У процесі розпаду грозових хмар ширина зон зростає. Так, максимум повторюваності переміщається на інтервал 400-600 м-коду.Як вказують автори [67], у потужних купових хмарах розміри зон в основному не перевищують 500 м, а максимум повторюваності припадає на інтервал 50-100 м. Таким чином, у міру розвитку хмар від потужних купових до грозових відбувається збільшення розмірів зон неоднорідності. . ]

Уявлення про те, що в грозових хмарах, на відміну від хмар інших форм, провідність принаймні на порядок вища, ніж у безхмарній атмосфері, викликало заперечення. Чалмерс [261] вказав, що Фрайер не враховані об'ємні заряди, що виникають завдяки коронному розряду з поверхні землі, які на близьких відстанях впливатимуть на хід кривої відновлення поля. Але при спостереженнях на великих відстанях на поверхні землі та з літака крива відновлення правильно відображає основні процеси відновлення поля всередині хмар, так що результати, отримані Імянітовим та Фрайєром, безперечні, хоч і вимагають уточнення. ]

З табл. 38 випливає, що для грозових хмар характерні великі середні об'ємні заряди і особливо великі швидкості накопичення. Можна вважати, що екстремальні значення, яких може досягати щільність об'ємного заряду в малих обсягах, є достатніми для ініціювання грозових розрядів. ]

А і Б - моменти початку і кінця грозових розрядів, В - момент початку заледеніння вершини хмари. ]

За спостереженнями в Майамі (США) за грозовими хмарами Сондерс і Ронн [502] виявили, що температура у вершинах радіоехо веж, що розвиваються, як правило, нижче -10 ° С і може досягати -70 ° С. [ . ]

Електричні поля та заряди як хмар та атмосфери, так і окремих частинок у хмарах впливають на елементарні процеси, що протікають у хмарах.Оскільки розгляд електричних характеристик власне атмосфери виходить за межі теми про грозову електрику, наведемо лише короткі відомості, які можуть виявитися корисними надалі. ]

Утворенню заряджених областей у грозових хмарах передують процеси, що призводять до електризації хмарних частинок та гідрометеорів. Тільки в тих випадках, коли електризація частинок протікає таким чином, що на частинках, що переміщуються під дією гравітаційних сил з різною швидкістю, виявляються заряди різних знаків, або заряди на частинках і повітря мають різні знаки, може відбуватися їх поділ. Якщо процеси електризації протікатимуть досить інтенсивно і тривало, а процеси рекомбінації зарядів та їх диссипації — порівняно повільно, можливе накопичення зарядів у певних областях грозової хмари, між якими виникнуть сильні електричні поля з напруженістю, що досягає критичних, тобто достатніх для виникнення блискавки значень. Отже, утворення заряджених областей у грозових хмарах, як, втім, і в будь-яких інших, починається з електризації хмарних частинок та гідрометеорів у них. Тому для з'ясування механізму виникнення грозової електрики необхідно в першу чергу розглянути, які процеси електризації можуть мати місце в кучево-дощових хмарах. Потім необхідно з'ясувати, які з цих процесів є домінуючими. ]

Повторюваність (%) зон неоднорідності в грозових хмарах. ]

При потужній конвекції народжується хмара - грозова купова хмара. Його звичайна висота 7-10, а у екватора 12-15 км. У хмарі існують висхідні та низхідні потоки повітря. Вниз він захоплюється краплями, що падають, дощу або крижинками. ]

Вплив зарядів та електричного поля грозових хмар на кристалізацію переохолоджених крапель може проявлятися подвійним чином. По-перше, може здійснюватися безпосередній вплив електричних сил на стан переохолоджених крапель, що призводить до їхньої кристалізації при більш високих температурах, ніж при відсутності цих сил. По-друге, електричні сили можуть впливати на частоту надходження на поверхню переохолоджених крапель активних ядер кристалізації, що може призвести до збільшення ймовірності кристалізації крапель при даній температурі переохолодження. ]

Існує ще один вид впливів на хмари, які не виявляються як грозові, що може призвести до виникнення у хмарах грозових розрядів. Було виявлено, що іноді спостерігаються удари блискавки в літаки та ракети у хмарах, у яких грозові розряди за їх відсутності не виявляються. З аналізу 150 випадків уражень літаків Харрісон (див. [298]) отримав, що в 55% випадків до і після удару блискавки в літак природні розряди не спостерігалися. Виникло уявлення про те, що літак своєю присутністю викликає грозовий розряд, який природним чином не міг би статися. ]

З часу встановлення того факту, що грозові розряди мають електричну природу, тобто майже за 200 років, було відкрито та досліджено величезну кількість різних процесів електризації хмарних частинок та гідрометеорів. Потім ці процеси піддавалися критичній оцінці, і багато хто з них відкидався, одні — тому, що вони взагалі не можуть мати місце в грозових хмарах, інші — внаслідок їх незначної ролі в загальному балансі електричних зарядів.Нижче буде розглянуто процеси електризації, які можуть відігравати певну роль в освіті грозової електрики. ]

У всіх випадках поле було негативним, що свідчить про існування у верхній частині грозових хмар області позитивних зарядів. Одночасно проводилися вимірювання вертикальної та горизонтальної складових електричного поля всередині грозових хмар (Фіцджеральд [298]). Із. табл. 30 випливає, що при ударах блискавки в літак спостерігаються значні стрибки як вертикальної, так і горизонтальної складової поля. У цьому може змінюватися і знак поля.[ . ]

Заряди рідких та твердих гідрометеорів у грозових хмарах та безпосередньо під ними вимірюються з літаків, за допомогою радіозондів спеціальної конструкції та на гірських станціях. Однак зараз ще порівняно мало відомостей, щоби можна було побудувати однозначну модель розподілу зарядів гідрометеорів у грозових хмарах. Більше того, є всі підстави вважати, що внаслідок різноманіття типів розвитку купо-дощових хмар грози мають описуватися кількома моделями. Значно повніші відомості є про вимірюваних біля землі зарядах крапель грозових дощов.[ . ]

СМЕРЧ - атмосферний вихор, що виникає в грозовій хмарі і поширюється земною поверхнею. Має вигляд стовпа, повітря в ньому обертається проти годинникової стрілки зі швидкістю до 100 м/с і одночасно піднімається спіраллю, втягуючи знизу пил, воду і різні предмети. С. чинить великі руйнування. Тромб метеорологічний, Торнадо. ]

Ці відомості про особливості гроз у теплих хмарах становлять значний інтерес, але їх мізерність цілком очевидна.Так, майже нічого не відомо про те, чи супроводжуються грози в теплих хмарах зливами, а якщо супроводжуються, то якою інтенсивністю. Невідома величина зарядів на краплях зливових дощів, напруженість поля та сила струму при розрядах усередині теплих грозових хмар. Для отримання цих відомостей необхідно здійснити дослідження в тропічних та субтропічних областях з використанням спеціально обладнаних літаків та наземних станцій. ]

Згідно з припущенням, висловленим [886], грозовий розряд хмара-земля може створювати на землі або в землі летючу фракцію, яка, збуджуючись зовнішнім джерелом енергії, може залишатися видимою протягом періоду, що перевищує час існування каналу нормальної блискавки. Можливо, цей процес відповідальний за утворення об'єкта, фотографія якого представлена ​​на рис. 7.2 [886]. Схоже, що вказана концепція підтверджується фотографією, отриманою в експериментах [1443] та представленою на рис. 7.14. ]

У сильних вертикальних електричних полях грозових хмар очікується переорієнтування довгої осі крижаних кристалів голчастої та пластинчастої форм з горизонтального положення на вертикальне. Справді, за спостереженнями Воннегута [557], у кристалічних вершинах грозових хмар виникають своєрідні оптичні явища як світлових смуг, які, ймовірно, викликаються впорядкованим поворотом крижаних кристалів під впливом електричного поля. Мендез [440] досліджував інтенсивність ортогонально-поляризованих сонячних променів, відбитих від кристалічної вершини грозових хмар.Було виявлено зв'язок між інтенсивністю відбитих променів і моментами настання грозових розрядів, що можна пояснити зміною орієнтації крижаних кристалів під впливом електричного поля і після розрядів.[ . ]

Об'ємні електричні заряди купово-дощових хмар складаються в основному із зарядів хмарних елементів та гідрометеорів та певною мірою із зарядів іонів. Хоча провідність повітря грозових хмар значно вища, ніж вільної атмосфери, і вміст легких іонів велике, їх внесок у об'ємні заряди порівняно невеликий, оскільки різниця між концентраціями позитивних та негативних іонів також невелика. На жаль, зараз майже повністю відсутні відомості про заряди хмарних крапель і крижаних кристалів у грозових хмарах. ]

Спостереження за поведінкою частинок у купово-дощових хмарах, здійснені 9 квітня 1959 р. в Англії за допомогою локаторів, що використовують ефект Допплера, показали, що низхідні струми розвиваються в межах рівнів ізотерм -5, -10 ° С (Проберт-Джонс і Харпер [ 473]). [. ]

Науер спробував також змоделювати в лабораторії грозову хмару для перевірки грозових гіпотез походження кульової блискавки. На ізольованому столі розміщувався герметизований дерев'яний ящик з розмірами 60 х 60 х 20 см. На дні ящика містився плоский металевий електрод, який посипався сумішшю мокрого піску та гравію. Через суміш продувалося повітря, яке проходило поверхню суміші у вигляді бульбашок. Над поверхнею мокрої суміші підвішувався інший плоский металевий електрод.Міжелектродний проміжок заповнювався теплим, сухим, чистим чи запиленим повітрям; при цьому спостерігалася поведінка бульбашок при додатку до електродів високої напруги. Виявилося, що бульбашки піддаються впливу статистичного електричного поля, проте ніяких бульбашок, що світяться, не помічалося. ]

Дуже цікавими є спостереження Россбі [489] за грозовими розрядами у теплих хмарах (Флорида, США); ці спостереження було виконано у зв'язку з розробкою методів спостережень атмосфериків із супутників. Літак обладнано пристроєм для реєстрації атмосфериків на ультрависокій частоті (610 МГц). Висота польотів (3050 м) підтримувалася постійною, і спостереження проводилися за 16 км від хмари. Рівень ізотерми 0 ° С знаходився на висоті 4800 м, а вершини хмар - трохи нижче літака. ]

При розгляді питання про природу підвищеної провідності у грозових хмарах висловлювалися припущення щодо залежності провідності від напруженості електричного поля. Так, при критичному значенні напруженості поля починається коронний розряд з частинок, струм з яких є функцією напруженості поля вище за критичну (див., наприклад, [138, 203, 303]). ]

Спостерігач, що знаходиться на поверхні землі, розрізняє два типи грозових хмар - зливовий та градовий. Численні спостереження дозволяють вважати, що на висотах у грозових хмарах майже завжди є тверді гідрометеори - крупа та град. Тільки в хмарах першого типу вони встигають розтанути до досягнення землі, а в хмарах другого типу не встигають розтанути і випадають у вигляді граду. Цікавим є розглянути зростання частинок у моделях грозових хмар, що відповідають обом типам.Надалі для простоти ми ці дві моделі називатимемо грозової і градової відповідно.[ . ]

Зіставлення відомостей про грози в теплих і типових куповодождових хмарах вказує на їх великі відмінності, і в першу чергу за частотою та інтенсивністю розрядів. Можна вважати, що в теплих хмарах існує ефективний механізм утворення та поділу зарядів у порівняно невеликих обсягах, який є достатнім для створення великих різниць потенціалів усередині хмари, необхідних виникнення розрядів2. Внаслідок порівняно невеликого вмісту електрики в окремих заряджених обсягах у хмарі розряди мають бути малоінтенсивними, тобто струм розрядів має бути порівняно невеликим. Про небагато заряджених областей в теплих купових хмарах і про замкнутість електричних полів усередині них можна судити по відсутності грозових розрядів поза хмарами, наприклад, на землю. Фіцджеральд і Бейєр [299] при польотах над Карибським морем підтвердили існування в теплих хмарах обсягів з підвищеною водністю і напруженістю поля. ]

Зазначимо виміри І. М. Іменітова та В. В. Михайлівської [68] при двох польотах по периферії грозової хмари 25 серпня 1955 на трасі Кишинів-Київ. Вони отримали середні та максимальні заряди крапель: - 0,12-Ю-10 і -0,35 - Ю-10 Кл, -1 • 1010 і -0,28-10-10 Кл відповідно. ]

Найбільш точними автори [450] вважають спостереження, виконані 8 липня 1959 р. В одному з активних хмар, що знаходився на відстані близько 45 км від літака і на висоті близько 500 м над рівнем ізотерми О Х, були візуально виявлені грозові розряди. Потім хмара зруйнувалася.На той час поблизу розвинулося нове ізольоване хмара нижче рівня ізотерми 0°З, у якому протягом 10 хв відбулися чотири розряду. При спалахах блискавки вдалося сфотографувати нову хмару. Воно знаходилося за 26 км від літака, та інші радіолуна ближче 65 км не спостерігалися. Радіоехо зникло через 5 хв після припинення грозових розрядів. ]

Штучне ініціювання блискавки вперше продемонстрували на морі авторами робіт [1299, 1300]. У грозові хмари запускалися невеликі ракети, з'єднані із землею тонким металевим дротом. Цей дріт ставив шлях грозовому розряду. Експерименти проводилися з корабля в морі, завдяки якому забезпечувався високий рівень мобільності. Таким шляхом здійснювалося управління розрядами блискавки, яка за бажанням експериментатора виникала за наявності природної концентрації заряджених частинок. ]

Цікавішим є наведений на рис. 5.16 [625] кадр, який є відеозаписом розряду хмара-земля нормальної блискавки. Отримано фотографічне зображення серії послідовних відеокадрів, на четвертому з яких з'явилося зображення кулі. Очевидно, куля, що світиться, утворилася поблизу хмари на висоті близько 300 м. Це не відповідає уявленням про нормальну кульову блискавку, яка зазвичай з'являється поблизу землі. Тривалість свічення становила не 1 с, а 20-40 мс. Крім того, можна припускати, що поява кулі відбулася швидше в період між грозовими розрядами, ніж у період максимальної амплітуди струму.Виходячи з цього, можна зробити припущення про локалізоване збудження метастабільних енергетичних рівнів молекул з подальшим розпадом і видимим випромінюванням, обумовленим зниженням яскравості каналу розряду. ]

Для комплексного розгляду грози в монографію введено розділи щодо структури купо-дощових хмар. Особливу увагу приділено можливим елементарним процесам у грозових хмарах та оцінці впливу електричних сил на швидкість та особливості перебігу цих процесів. У монографії розглядається також можливість активних впливів на грозу як одну з актуальних проблем сучасної метеорології. ]

Максимальне значення, набуте С. М. Шметером, було більше 500 м2/с. М. А. Герман [34] у польотах під купово-дощовими хмарами отримав значення коефіцієнта турбулентності, що перевищують 50 м2/с. Гашина та ін [28] визначили значення коефіцієнта турбулентності в грозових хмарах на підставі даних про швидкість відновлення електричного поля після ударів блискавки, що характеризують турбулентність в активній частині грозових хмар. Середнє значення дорівнювало 500 м2/с.[ . ]

При огляді літератури, виданої у Радянському Союзі останні 25 років, виявляється відсутність монографій, цілком присвячених грозовому електриці. У низці книг зустрічаються лише окремі розділи, що стосуються цього питання. Такі розділи є в монографіях Я. І. Френкеля «Теорія явищ атмосферної електрики» (1949 р.), Н. С. Шишкіна «Хмари, опади та грозова електрика» (1964 р.), І. М. Іменітова, Є. В. .Чубаріної та Я. М. Шварца «Електрика хмар» (1971 р.). З перекладних монографій можна зазначити "Фізику хмар" Б. Дж.Мейсона (1961 р.), де тільки частина глави «Електризація хмар» приділена грозової електрики. ]

Як видно з (43), на деякій відстані /. має відбутися зміна знака зміни поля, що може бути ознакою біполярності хмари. Так як при внутрішньохмарних грозових розрядах на близьких відстанях зміни поля мали позитивний знак і на великих відстанях негативний, а при ударах блискавки в землю знак зміни поля виявився позитивним, Вільсон [571] отримав, що верхній заряд грозових хмар позитивний, а нижній негативний .[ . ]

Результати спостереження вертикальної та горизонтальної складових електричного поля у верхній частині ізольованої грозової хмари, що розвивається, висотою до 13 км наводить Фіцджеральд [183]. При польоті поблизу радіолокаційного ядра спостерігалися найбільші значення як 3 вертикальної (до 6-104В/м), таксі в м і горизонтальній (4 -104 В/м) складових поля. Вертикальне поле всією трасою було негативним. При польоті на великій відстані від радіолокаційного ядра обидві складові виявилися меншими і вертикальна складова мала як позитивний, так і негативний напрямок. Зі спостережень Фіцджеральда випливає, що області з найбільшою водністю є одночасно і областями найбільшого вмісту зарядів, які створюють у безпосередній близькості вельми великі поля. На відстанях від центру ядра радіолокації, порівнянних з його розмірами, відбувається багаторазове зменшення поля. Це свідчить про складну структуру розподілу зарядів у грозових хмарах.[ . ]

Джерелами атмосферної електрики в локальних областях є виверження вулканів, торнадо, хуртовини, пилові бурі, розбризкування морських хвиль і водоспадів, хмари, осад, парові повітряні утворення природного і техногенного походження і т. д. При цьому електризація атмосфери відбувається дуже бурхливо. призводить до виникнення грозових явищ. Найбільший внесок у електризацію атмосфери роблять хмари та опади. У шарувато-купових хмарах щільність об'ємних зарядів досягає значення р = 1СГ10 Кл/км3, що приблизно на порядок більше щільності зарядів у чистій атмосфері. Напруженість електричного поля Е в хмарах досягає 100 - 300 В/м. Окремі краплі несуть заряд ? = 10-ЮОе. У нижній області хмари є негативні заряди, а верхні області хмари заряджені позитивно. У дощових хмарах наведені вище величини перевищують у кілька разів аналогічні величини шарувато-купових хмар. Наприклад, заряди крапель опадів досягають значення ? = Ю5 - 10б е (е - заряд електрона). ]

Так як відомості про електричні моменти та заряди, що нейтралізуються при ударах блискавки, становлять значний інтерес, зведемо дані про ці характеристики грозових хмар у таблицю (табл. 33). ]

Робота з джерелами НВЧ здійснюється в радіолокації та радіонавігації, радіоастрономії; у гідрометеорології для виявлення, спостереження та визначення місця розташування хмарних систем, грозових хмар; у радіорелейному зв'язку. УВЧ-частоти застосовують у радіозв'язку, радіомовленні, телебаченні, в медицині у фізіотерапевтичних кабінетах для індуктотермії (вплив на організм магнітних полів високої частоти) та діатермії (прогрів тіла, у тому числі глибокий, струмами високої частоти). ]

Як видно з цієї таблиці, дані вимірювань, проведених різними авторами в тих самих районах, добре узгоджуються між собою. Спостерігається значне збільшення електричних моментів та зарядів, що нейтралізуються при грозових розрядах, у нижчих широтах порівняно з високими. Якщо виключити дані Хатакеяма [336], можна вважати, що максимальні заряди, що нейтралізуються в найінтенсивніших розрядах, не перевищують 100 Кл. У помірних широтах відстань між головними зарядами у грозових хмарах становить 2-3 км, тоді як у нижчих широтах 5-6 км. Слід зазначити, що з низки досліджень ([487, 523] та інших.) випливає, головні заряди розділені як по вертикалі, а й у горизонталі і розряди блискавок між ними мають похилі траектории.[ . ]

Було багато спроб пояснити шарувату структуру градин. Більшість авторів вважало, що причиною шаруватості градин є повторні підйоми градин висхідними струмами. Проте немає достатніх підстав вважати, що у грозових хмарах існують умови багаторазового підйому градин. Було висунуто припущення про те, що причиною шаруватості градин слід вважати дрібномасштабний неоднорідний розподіл водності в купо-дощових хмарах [48]. Але численні дослідження [399, 408, 251 та ін] показали, що на структуру шарів льоду в градинах впливає не тільки водність, але і мікроструктура і термодинамічні умови в хмарах. ]

Бернард [223] у Південній Африці проводив одночасну реєстрацію зміни поля при розрядах на трьох найближчих станціях. Це дало можливість наближено визначити значення З , Ь і к — відстань між центрами заряджених областей.Виявилося, що грозові хмари є, як правило, біполярними з позитивним верхнім зарядом. Вертикальна відстань між центрами становила в середньому 5,2 їм, коливаючись від 2,5 до 8,7 км. ]

Спостереження, виконані у Англії Уормелем [587], підтвердили результати, отримані Вільсоном. Однак у ряді випадків за близьких гроз спостерігалися негативні зміни поля, а при віддалених грозах — позитивні. Це свідчить про можливість існування грозових хмар негативної полярності, коли основний заряд угорі хмари негативний, а внизу — позитивний. Шонланд і Крайб [507] встановили, що грози Південної Африки також значною мірою біполярними з позитивним розподілом зарядів. Такий самий розподіл зарядів виявив Сміт [526] за даними вимірів у Гамні (Флорида, США). Він спостерігав значні зміни поля при розрядах грозових хмар до кінця їх активності. ]

Для вирішення рівняння (45) потрібні спостереження не менше ніж у семи пунктах, а (46) — у чотирьох пунктах. Спостереження у семи пунктах провели Рейнольдс і Нейл [487] у Нью-Мексико (США) на висоті близько 2100 м. Було отримано, що центр негативного заряду знаходиться в середньому на висоті близько 7500 м при температурі -16 ° С, у деяких випадках навіть при температурах до -33 ° С. Хмари біполярні, і центр позитивного заряду зазвичай розташований вище негативного в середньому на 600 м. Горизонтальна відстань між центрами також невелика, не більше 500 м. Це говорить про те, що розміри областей позитивного і негативного зарядів у грозових хмарах малі, чи взагалі ці області не можна у вигляді якихось більш менш чітко окреслених сфер.Найчастіше при розрядах нейтралізується менше 10 Кл, але у 25% випадків розряджається понад 20 Кл.[ . ]

Малан та Шонланд [422], досліджуючи зміни поля на ділянці /, зробили низку висновків про динаміку розрядження хмарних зарядів на землю. Вони встановили, що на відстані до 5 км зміни поля на цій ділянці негативні, а понад 12 км – позитивні. Це означає, що відбувається нейтралізація позитивних набоїв у розгалуженій вершині каналу блискавки. Негативний заряд у грозових хмарах розташований у вертикальному стовпі, в середньому на висотах між 3 та 9 км при рівні ізотерми 0°С близько 4 км. Висота розрядів негативного заряду землю збільшується послідовно загалом на 0,7 км.[ . ]