Длительная полемика ученых о том, какой именно механизм приводит к образованию всем знакомых грозовых разрядов, по всей видимости, подытожен. Исследования с помощью космических аппаратов показали, что в облаках «работает» ледяной генератор.
Ученые, изучающие природу атмосферного электричества, высказывали самые разные гипотезы о причинах, приводящих к разделению заряда в грозовых облаках. Тем не менее, молнии до сих пор во многом непознанное явление. Большинство ученых полагали, что электризация происходит за счет перераспределения заряда при столкновениях между крупными и мелкими каплями. Но уже в XIX веке высказывались предположения о том, что аналогичное явление может происходить и при соударениях кристаллов льда в виде снежинок или градин с более крупными образованиями льда в грозовых облаках. Эта гипотеза, наименее вероятная на первый взгляд, получила подтверждение в итоге многолетнего эксперимента, проводимого NASA c использованием спутника TRMM.
Космический мониторинг грозовых облаков дал ценнейшие результаты. За три года спутник получил изображения грозовых облаков и исследовал более 1 млн. молний. На спутнике TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission – «Программа по измерению атмосферных осадков в тропиках») была установлена оптическая камера для регистрации вспышек молний и радар, работавший в микроволновом диапазоне и позволявший измерять количество льда в облаках. При этом аппаратура давала возможность проводить исследования в разных масштабах - глобальном, региональном и локальном.
Как происходит образование заряда в грозовом облаке? Мельчайшие кристаллы льда устремляются с восходящими потоками воздуха в верхнюю часть облака, развивая скорость до 150 км/ч и многократно соударяясь с другими кристаллами. При этих столкновениях мелкие кристаллы льда теряют электроны и приобретают положительный заряд. В то же время более тяжелые частицы льда приобретают отрицательный заряд и опускаются в нижнюю часть облака. Таким образом создается разделение зарядов с разностью потенциалов в миллионы вольт, которая и является причиной молний.
Удалось обнаружить однозначную корреляцию между количеством льда в облаках и интенсивностью разрядов молний, причем эта корреляция не зависела от того, где находится облако - над морем, побережьем или сушей. Корреляция была и в глобальном масштабе, где коэффициент корреляции составлял 90%, и на более мелких масштабах - уровня отдельной грозовой тучи. В последнем случае удалось определить и другую количественную характеристику, связывающую массу льда и частоту возникновения молний - каждые 10 тысяч тонн льда в облаке в среднем приводят в возникновению одного разряда молнии в минуту.
Универсальная природа этой корреляции дает в руки ученым новый инструмент изучения молний и расширяет прогностические возможности разнообразных методик мониторинга атмосферы. Теперь достаточно будет разместить на земле или на любом спутнике недорогие оптические камеры, которые обеспечат учет грозовых разрядов, и с их помощью можно будет (уже без сложных радаров) определять количество льда в облаках и рассчитывать возможности выпадения осадков.