Другой причиной странного воздействия «глобального электроразрядника» «Варденклифа» на грозовые фронты Тесла считал необычное строение электрического поля атмосферы во время осенне-зимних гроз. Для того чтобы объяснить странные клиновидные полосы разрядов, разделяющих грозовые облака, изобретатель предложил новую модель атмосферного электричества. В ней подавляющее большинство молний, возникающих на «переднем крае» бури, обладало положительным зарядом, и условное направление тока было от облаков к поверхности земли. Однако по мере продвижения к сердцевине урагана количество «электрических стрел», бьющих сверху и снизу, выравнивается, и в «тылу» грозы большинство молний уже несет к земле отрицательный заряд.
Такое биполярное строение грозы, в общем-то, позволяло не только объяснить действие разрядов с башни «Варденклиф», но и проектировать новую систему управления атмосферным электричеством. В своей модели Тесла предположил, что причиной биполярности гроз являются горизонтальные ветры. В частности, он считал, что поскольку обычно грозовое облако имеет вертикальное строение и его верхняя часть несет положительный заряд, а нижняя — отрицательный, то при горизонтальном ветре на уровне верхней части облака оно начинает клониться к земле, и положительный заряд смещается в направлении ветра. Со временем такое смещение приводит к появлению в «передней» части грозы центра с положительным зарядом.
Многократные молнии
В своей колорадской «грозовой лаборатории» Тесла выяснил, что чаще всего молния представляет собой многократный разряд. Изобретатель считал, что многократные молнии — обычное явление, они могут насчитывать до нескольких десятков. Измерения Теслы показали, что паузы между отдельными разрядами составляют несколько секунд, а средняя длительность полного разряда молнии измеряется десятыми долями секунды, при этом отклонения от среднего значения в обе стороны возможны на порядок величины.
В «электрическом макете атмосферного электричества», представляющем собой ящик с электродами и конденсаторами, куда впрыскивалась водяная пыль, Тесла показал, что обычно разряд развивается лавинообразно, сначала в виде отдельного канала, получившего название лидера молнии, который ступенчато продвигается от облака к земле. Очень долго изобретателю не удавалось измерить скорость ступенчатого движения лидера к земле, и лишь после множества попыток он остановился на цифре в десятки тысяч километров за секунду, что всего лишь в несколько раз меньше современных оценок. Довольно точно удалось Тесле определить и пятидесятиметровую длину каждой ступени лидера, так что полное время его движения до земли составило сотые доли секунды. Изобретатель считал, что после возникновения канала разряда от земли к облаку по нему перекачивается основная масса электричества, но с гораздо меньшей скоростью. При этом «молниевый столб» обычно глубоко проникает внутрь облака, образуя множество разветвленных каналов, светящихся более секунды.
Конечно, у теории Теслы нашлось достаточно противников, которые справедливо отмечали, что горизонтальные ветры обычно слишком слабы, чтобы перенести значительный заряд в район грозового фронта. Удивительно, но за прошедшее столетие метеорологи и геофизики существенно не продвинулись в данном вопросе!
Модель Теслы объясняла и электризацию грозовых облаков при дроблении дождевых капель потоками воздуха. В результате такого дробления падающие более крупные капли заряжались положительно, а остающиеся в верхней части облака более мелкие — отрицательно.
Впоследствии, уже отойдя от активного экспериментирования с атмосферным электричеством, Тесла построил в высшей степени оригинальную «индукционную теорию глобального отрицательного электричества». Согласно ей, электрические заряды разделяются электрическим полем Земли, имеющим отрицательный знак. Тесла полагал, что в основе данного механизма лежит явление электростатической индукции, заключающееся в появлении противоположного заряда вблизи заряженной поверхности. Тогда если принять, что воздушные массы, насыщенные атмосферным электричеством, в целом электронейтральны, то нижняя кромка туч должна получать положительный заряд, а верхняя — отрицательный. Это отчасти подтверждает и часто наблюдаемая картина грозы, когда горизонтальные молнии происходят между противоположными зарядами самого облака, а вертикальные — между его нижней частью и земной поверхностью.