Фрактальная модель компактного внутриоблачного разряда. I. Особенности строения и эволюции

В работе предложена новая модель компактного внутриоблачного разряда, рассматривающая его как результат взаимодействия двух (или более) биполярных стримерных структур, формирующихся в сильном крупномасштабном электрическом поле грозового облака. Модель предполагает две стадии развития компактного разряда. На предварительной стадии в грозовом облаке в области сильного электрического поля (в окрестности границы основного положительного и основного отрицательного слоёв пространственного заряда или основного положительного и отрицательного экранирующего слоёв) последовательно возникают две или более биполярные стримерные структуры. Время развития таких структур определяется характеристиками образующих их проводящих каналов и может достигать десятков миллисекунд. Пространственно-временная синхронизация биполярных стримерных структур обеспечивается высотной модуляцией электрического поля, возможным источником которой может служить, в частности, крупномасштабная турбулентность облачной среды или потоковая неустойчивость. Показано, что одиночная биполярная стримерная структура по мере своего развития накапливает вблизи своих концов значительные электрические заряды разного знака. Начало основной стадии компактного внутриоблачного разряда соответствует возникновению проводящего канала (пробою промежутка) между развитыми стримерными структурами, при которой накопленный на смежных концах структур электрический заряд нейтрализуется за время, много меньшее длительности предварительной стадии. При этом параметры возникающего импульса тока хорошо согласуются с оценками тока компактного внутриоблачного разряда, полученными в приближении передающей линии.