Электрические поля модельных грозовых разрядов в нейтральной атмосфере

Проведён расчёт электрических полей, создаваемых грозовыми разрядами в нейтральной атмосфере во временном представлении. Показано, что асимметричные пробои, содержащие горизонтальные токи, способны генерировать значительные импульсные электрические поля. Мощное квазистатическое поле совместно с импульсами способно воздействовать на среднюю атмосферу. Движение волны тока в канале пробоя сложной геометрии может привести к увеличению числа излучаемых импульсов. Вектор электрического поля на периферии грозовой ячейки при приходе импульса поворачивается вверх, к оси пробоя и в стороны. Здесь же можно ожидать увеличения турбулентности атмосферы из-за конвекции на фронтальной части облака. Возникающие неоднородности температуры и плотности атмосферы могут облегчить начало плазменных процессов, генерируемых электрическим полем мощной грозы. Поскольку конвекция и фокусирующие электрические поля сосредоточены на периферии, их совместное воздействие способно привести к возникновению кольцевых и вытянутых светящихся образований.

The time domain electric field produced by the model lightning discharges in the neutral atmosphere is computed and its modifications due to geometrical changes of the stroke are examined. Combined effect of the motion of the current wave and the tortuosity of the lightning channel results in multiple pulses. Vector of the electric field in the atmosphere acquires transient vertical, inward/outward and sideways components. Therefore, the vector "scans" the sky at the onset of the pulse. Effects are unobservable at the ground surface or right above the stroke. To detect these features the airborne measurements should be performed at a distance of tens of kilimeters from the discharge and at as high altitude as possible. Quasi-static, induction and radiation field components of a severe stroke may trigger the modifications in the middle atmosphere. Disturbances above the storm may lead to the air density and temperature fluctuations that facilitate initiation of the plasma processes. Since both the atmospheric disturbances and focusing electric fields are enhanced at the periphery of a thunderstorm, the circular structures should be expected there, at some distance from the parent strokes.