Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
Во время проведения исследований на Эмпайр стейт билдинг ежегодно
приходилось в среднем 22,6 разряда в здание. Результаты этих исследований
приведены в статьях Мак-Ичрона [35, 36] и Хагенгуса и Андерсона [14].
Ниже мы рассмотрим некоторые из этих результатов.
В '1939 г. Мак-Ичрон сообщил об обнаружении ступенчатых лидеров,
движущихся вверх, и о непрерывных токах молнии, и, следовательно, об их
непрерывной светимости длительностью порядка 0,5 с и более. Впоследствии
были получены статистические данные для этих явлений. При помощи
осциллографической записи тока и фотографирования было исследовано 135
вспышек; около 50% вспышек не имели резко выраженных пиков светимости или
тока. Измерения показали, что большинство вспышек на Эмпайр стейт билдинг
начиналось со ступенчатого лидера, движущегося вверх. За ступенчатым
лидером не следовал возвратный удар, а ток лидера плавно сливался с
непрерывным током со средней амплитудой 250 А. Почти в половине вспышек,
вызванных движущимися вверх ступенчатыми лидерами, непрерывный ток
прерывался один или более раз (в среднем 2,3 раза) движущимся вниз
стреловидным лидером с последующим направленным вверх возвратным ударом
(обычная для разряда облако - земля комбинация стреловидный лидер -
возвратный удар). Схема обычной вспышки на Эмпайр стейт билдинг показана
на рис. 2.9. Движущийся вверх ступенчатый лидер является, по-видимому,
характерным для Змпайр стейт билдинг и других высоких сооружений. Бергер
и Фогельзангер [3] (разд. 2.5.4) описали движущиеся вверх ступенчатые
лидеры от сооружений на го-
2.4. Фотографирование молнии в США
49
рах. Иногда между облаком и Эмпайр стейт билдинг наблюдалась обычная для
разряда облако-земля комбинация ступенчатый лидер-возвратный удар.
Флауерс [11] сообщил, что плотность изображения медленно меняющегося
импульса на фотографической пластинке пропорциональна току в импульсе,
измеренному при помощи осциллографа. Экспериментально кор-
Р и с . 2.9. Схема, иллюстрирующая обычную молнию между облаком и Эмпайр
стейт билдинг [35]. а - фотография вспышки, полученная покадровой
камерой; б - фотография той же вспышки, полученная с большой скоростью
развертки.
реляция была проведена на миллисекундной шкале во время протекания
непрерывного тока (вплоть до 0,5 с). Следовательно, при проведении
соответствующей калибровки можно измерять медленно изменяющиеся токи
молнии с помощью фотографической или фотоэлектрической методик.
Мак-Ичрон [35] сообщил, что движущиеся вверх ступенчатые лидеры имеют
среднюю длину ступени около
8.2 м, причем длина ступеней заключена в интервале от
6.2 до 23 м. Большинство длин ступеней лежат близко к средней длине. Он
установил, что в этих измерениях возможны значительные ошибки вследствие
малости изображения на фотографиях. Измеренные длины ступеней значительно
меньше, чем длины ступеней, полученные в ЮАР для движущихся вниз
ступенчатых лидеров (разд. 2.5.4 и табл. 2.8). Малые размеры ступеней
могут быть результатом влияния здания на разряд'. Интервал времени между
ступенями изменялся от 20 до 100 мс, причем средняя величина интервала
составляла 30 мс.
б
50
2. Фотографирование молний
Большинство интервалов было близко к средней величине. Измерены скорости
20 направленных вверх ступенчатых лидеров. Они были заключены в интервале
от 4,7 • 104 до 6,4-105м/с, а средняя величина равнялась 2,6*105 м/с.
Данные по интервалам времени между ступенями и скоростям ступенчатого
лидера аналогичны данным, полученным в ЮАР для движущихся вниз
ступенчатых лидеров.
Мак-Ичрон [35] сообщил, что скорости стреловидных лидеров изменяются от
5,8-105 до 3,9-107м/с со средним значением около 1,2-107м/с. Скорости
распространения возвратного удара, следующего застреловидным лидером,
заключены в интервале от 3-107 до 8,5-107м/с, а среднее значение
составляет 6-107м/с. Данные по стреловидным лидерам и возвратным ударам
находятся в хорошем согласии с данными исследователей из ЮАР.
Максимальная продолжительность вспышки из числа зарегистрированных
вспышек составляла 1,5 с. Продолжительность половины вспышек превышала
0,27 с.
2.4.3. Исследования в Питсфилде
Фотографические исследования молнии были начаты в 1935 г. в Питсфилде,
штат Массачусетс, на территории высоковольтной технической лаборатории
компании Дже-нерал Электрик. Целью исследований было получение большого
количества статистических данных относительно молний на обычной местности
и сравнение этих данных с результатами, полученными при исследовании на
Эмпайр стейт билдинг. Исследования проводились семь лет подряд. Основные
результаты работы опубликованы Хагенгусом [13]. При статистической
обработке материала по числу пиков светимости на вспышку (очевидно, как
возвратных ударов, так и М-компонентов) было проанализировано 619
фотографий молнии. Было установлено, что 40% вспышек имеют два или более
пиков светимости и 10% вспышек- шесть или более. Хагенгус [13] установил,
