Иудин Д.И.
Сысоев А.А.
Раков В.А.
 Статья на сайте eLibrary

Обзор посвящён фундаментальным вопросам инициации и развития молниевого разряда, которые открывают список наиболее важных нерешённых проблем атмосферного электричества. Основные трудности в создании теоретических моделей вызваны тем фактом, что уровень электрической прочности атмосферного воздуха примерно на порядок превышает пиковые значения электрических полей, измеренных в грозовых облаках. Для объяснения процесса возникновения молниевого разряда в разное время было предложено несколько концепций, среди которых выделяются две: гипотеза о зарождении молнии вследствие инициации положительного стримера с поверхности гидрометеора и гипотеза о возникновении молнии в результате развития пробоя на убегающих электронах. Однако ни один из этих подходов в силу тех или иных трудностей не стал общепризнанным или ведущим. Недавно был предложен принципиально новый механизм зарождения молниевого разряда, основанный на индуцированном шумом кинетическом переходе, происходящем в стохастическом поле заряженных гидрометеоров. Предложенный подход выглядит как последовательность переходов разрядной активности с малых пространственных масштабов на всё более протяжённые. Одной из основных особенностей предлагаемой гипотезы является то, что генерация стримеров определяется уровнем мелкомасштабных и мезомасштабных флуктуаций электрического поля в грозовом облаке и практически не зависит от величины крупномасштабного поля. При этом роль крупномасштабного поля заключается в обеспечении взаимодействия возникающих стримеров, когда они начинают развиваться главным образом в заданном им направлении. В заключительной части обзора обсуждается фундаментальная роль асимметрии полярности в процессах инициации и последующего развития молниевого разряда.

На английском языке
Problems of lightning initiation and development
Iudin D.I., Syssoev A.A. and Rakov V.A.

We review the basic issues of the initiation and development of the lightning discharge, which top the list of the most important and yet unsolved problems of atmospheric electricity. The main challenges of creating theoretical models are due to the fact that the value of the electric strength of atmospheric air exceeds the peak electric fields measured in thunderstorm clouds by approximately an order of magnitude. Among several concepts proposed to explain the process of initiation of a lightning discharge at different times, two ideas stand apart, namely, the hypothesis of the lightning birth caused by initiation of a positive streamer from the surface of a hydrometeor and the hypothesis of lightning initiation due to the development of a runaway electron breakdown. However, none of these approaches has become universally recognized or dominant due to various difficulties. A fundamentally new mechanism of lightning discharge initiation, which has been proposed recently, is based on the noise-induced kinetic transition occurring in the stochastic field of charged hydrometeors. The proposed approach looks like a sequence of discharge activity transitions from small spatial scales to increasingly larger ones. One of the main features of the proposed hypothesis is that the generation of streamers is determined by the level of small- and mesoscale fluctuations of the electric field in the thunderstorm and is essentially independent of the large-scale field. In this case, the role of the large-scale field is to ensure interaction of the initiated streamers, when they start developing mainly in the direction specified for them. In the final section of the review, we discuss the fundamental role of the polarity asymmetry in the processes of the initiation and further development of lightning discharges.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2021_64_11_867