Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
велик.
Целесообразно далее сделать некоторые замечания относительно теорий
Шонланда и Брука. По общему мнению, для того чтобы канал лидера проводил
токи порядка сотен ампер или больше, он должен иметь в центре ядро
высокой проводимости, аналогичное лабораторной дуге. На фотографиях
ступенчатых лидеров такого дугового ядра не выявлено. Чтобы объяснить
снижаемый лидером заряд, дуговое ядро должно быть окружено отрицательным
зарядом радиусом около 1 м. Будут ли значительны радиальные токи короны
или нет, зависит от протяженности и свойств пространственных зарядов,
которые должны нести токи короны [53]. Этот вопрос остается нерешенным.
Шонланд, так же как и Брук, предполагает, что перед последней ступенью
лидера существует непрерывно развивающийся, слабо светящийся коронный
разряд. Непрерывное развитие разряда необходимо для того, чтобы объяснить
непрерывное изменение электрического поля, вызываемое лидером, и
непрерывные токи лидера. По-видимому, пульсирующую корону, появляющуюся
впереди последней ступени лидера и- одновременно с ней (разд. 2.5.4),
будет трудно объяснять на основе любой из этих теорий.
7.4.3. Другие теории ступенчатых лидеров
Теории ступенчатого лидера были предложены также Комельковым [25, 26],
Вагнером и Хилеменом [70, 71], Грискомом [17] и Лебом [38]. Все эти
авторы, за исклю-
7.4. Теории ступенчатого лидера
283
чением последнего, считали, что канал лидера состоит из проводящего ядра
небольшого диаметра и оболочки из коронного разряда. Леб [38]
предположил, что ступенчатый лидер состоит из невидимого (слабо
светящегося) канала пилота-лидера, который аналогичен по характеристикам
пилоту Шонланда и образуется за счет наложения различных явлений стримера
и бегущей волны.
Комельков [25, 26] предположил, что головка лидера питается током из
термически ионизованного ядра канала с напряженностью поля внутри ядра
около 6-103 В/м и плотностью тока 107 А/м2. Коронный разряд, состоящий из
слабо светящегося стримера, создается вокруг и впереди головки в поле от
6-10(r) до 10е В/м. Остановка короны и развитие дуги приписываются
физическим процессам, вызываемым падением напряжения на головке дуги. Как
и в теории Шонланда, физика явления неясна, так что никаких деталей
представленная теория не объясняет*
Вагнер и Хилемен [70, 71] предложили строение канала лидера, которое
очень близко к модели Комелько-ва. Они заявили, что ступени лидера
"образуются попеременным продвижением центрального канала и окружающей
его коронной оболочки; действительный переход от свечения к дуге
соответствует теории Брука". При этом следует учесть, что область короны
перед вершиной ядра - дуги поддерживается многочисленными волокнистыми
каналами. Ток у основания каждого из этих каналов увеличивается с
увеличением длины канала. Когда в одном из этих волокон разовьется
достаточный ток, он переходит в дугу, накоротко замыкает другие волокна и
становится ступенью лидера. Приводится ряд ценных числовых расчетов
плотности заряда, потенциала и напряженности электрического поля внутри и
вокруг их модели лидера.
Гриском [17] представил теорию ступенчатого лидера, которую он назвал
"предударной" теорией. Согласно этой теории, головка лидера представляет
собой гигантский луковицеобразный объемный заряд, во много раз больший по
диаметру, чем цилиндрическая оболочка заряда вокруг дугового ядра канала
лидера. Головка лидера содержит непропорционально большой заряд по
сравне-
284
7. Теория процесса разряда
нию с аналогичной длиной собственно канала лидера. Гриском предсказывает,
что передача заряда головци лидера на заземленный объект будет приводить
к кратковременному предударному току большой амплитуды, предшествующему
току действительного возвратного удара. Согласно предударной теории,
ступень лидера зарождается в случайной точке поверхности луковицеобразной
головки лидера и развивается обратно к каналу лидера.
При образовании новой ступени луковицеобразная корона головки
сплющивается, а ее заряд перетекает в ступень. Когда головка лидера
сплющивается, из конца новой ступени лидера начинает расти новая головка
лидера. Критическое рассмотрение предударной теории дано Вагнером [69].
Леб [38] предложил теорию ступенчатого лидера, основанную на
исследованиях [72] электрического пробоя в воздухе. С точки зрения Леба,
цесветящаяся ступень образуется положительными и отрицательными
"лидерами, испускаемыми, соответственно, к земле и к облакам из пилота
Шонланда, причем пилот создается предыдущими стримерами. Каждый из двух
стримеров проходит около половины длины ступени, когда движущийся вверх
стример зарождается на ионизированной волне, которая увлекает вниз новую
ступень. Последняя волна освещает ступень.
Созданный таким образом канал имеет, согласно Лебу, концентрацию
электронов 101в м"3 или более. Возбужденные молекулы в канале
высвечиваются за 10-7 с, после чего канал становится темным, но еще имеет
высокую концентрацию электронов. Проводимость канала выше ступени
