Зарождение молниевого разряда как индуцированный шумом кинетический переход

Наблюдаемые в грозовых облаках электрические поля имеют пиковые значения на порядок меньше, чем электрическая прочность воздуха. Этот факт делает вопрос инициации молниевого разряда одной из самых загадочных проблем грозового электричества. В данной работе зарождение молнии в грозовом облаке рассматривается как индуцированный шумом кинетический переход. Источником шума является стохастическое электрическое поле заряженных гидрометеоров. Рассматриваемый кинетический переход имеет ряд характерных особенностей, отличающих его от других механизмов инициации молнии. Во-первых, динамическая реализация этого перехода, обусловленная взаимодействием электронной и ионной компонент, растягивается на время, которое существенно превышает время развития искрового разряда. При этом быстрое прилипание электронов, порождённых надкритическими всплесками электрического поля гидрометеоров, уравновешивается на длительных временных интервалах процессами освобождения электронов при разрушении отрицательных ионов. Во-вторых, существенную роль в кинетике перехода играет стохастический дрейф электронов и ионов, обусловленный мелкомасштабными флуктуациями поля заряженных гидрометеоров. С формальной, математической, точки зрения этот стохастический дрейф неотличим от адвекции скалярной примеси в турбулентном потоке. В работе показано, что эффективность «адвективного перемешивания» на несколько порядков превосходит эффективность обычной диффузии. В-третьих, рассматриваемый переход приводит к резкому росту проводимости в экспоненциально редких компактных областях пространства на фоне исчезающе малых изменений средней проводимости среды. В свою очередь, пятна с повышенной проводимостью поляризуются в среднем поле с последующей инициацией стримеров и контракцией разряда.