Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Юман М. -> "Молния " -> 24

Молния - Юман М.

Юман М. Молния — М.: Мир, 1972. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): molniya1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 118 >> Следующая

уменьшаться для больших Н, так как расстояние от заряда до точки
наблюдения увеличивается. Мы можем определить величину HID, для которой
поле максимально, взяв производную от Еобщ по Н и приняв ее равной нулю.
В результате имеем
HID = 1 /У 2.
Если D много больше, чем Н, выражение (3.3) можно приближенно записать в
виде
3.2. Электростатика
73
rp 2QH M /о /\
Яобщ ^ "7 77 "7 77"" (3-4)
4тс е0 D3 4тс е0 ий
где М = 2QH - дипольный электрический момент заряда -j-Q и его
изображения. Если электрическое поле измеряется вдали от грозы, то по его
изменениям, обусло-
Расстояние D им
Рис. 3.3. Напряженность электрического поля у земли в зависимости от
расстояния для Р = 40 Кл на высоте 10 км, N = -40 Кл на высоте 5 км и
трех величин заряда р на высоте 2 км. См. рис. 1.2
[43, 48].
вленным исчезновением грозового заряда (например, при переносе его к
земле разрядом молнии), можно при заданном D по (3.4) вычислить изменения
в дипольном моменте.
Используя уравнение (3.1), можно вычислить напряженность электрического
поля, обусловленную тремя областями заряда P,iV и р в модели грозового
облака. Результаты такого расчета для величин Р и N, предложенных Маланом
[43, 48], и заданных значений р приведены на рис. 3.3. Аналитическое
выражение напряженности
74
3. Измерения электрического и магнитного полей
электрического поля для значений зарядов и высот, приведенных на рис.
3.3, имеет вид
где р - нижний положительный заряд. Из-за своей близости к земле нижний
положительный заряд при малых D существенно влияет на электрическое поле.
Отметим, что в модели облачного заряда заряженные области представляются
как точечные или сферически симметрично распределенные заряды и
предполагается, что они расположены друг над другом. Использованная
модель облачного заряда полезна для описания связи между облаком и
молнией. Нет необходимости рассматривать точное распределение заряда или
величин заряда внутри реального облака. Величины электрического поля для
модели грозового облака, найдейные по (3.5), не учитывают влияния
пространственных зарядов между облаком и землей, вокруг облака или между
облаком и ионосферой. Действительные измерения дадут результирующее
электрическое поле как от облачных зарядов, так и от пространственных
зарядов в окрестности облака. Вообще величины зарядов в облаке выводятся
из измерений электрического поля в предположении, что влияние
пространственного заряда незначительно. Справедливо ли это положение,
пока неясно. Каземир[34] рассмотрел данные о величинах облачных зарядов.
Он предположил, что модели облачного заряда типа модели Малана [43 , 48],
которые выведены из измерений электрического поля, ошибочны из-за
пренебрежения экранирующим действием пространственного заряда. В модели
облачного заряда, предложенной Ка-земиром [34], для расчета
электрического поля в облаке и вокруг него используются непрерывность
тока и определенная форма электрической проводимости. Из дивергенции
электрического поля находят плотность заряда и, следовательно, полный
заряд в области облака. Каземир [34] предложил модель облака, в верхней
части которой расположен положительный заряд 60 Кл, в нижней -
(3.5)
3.2. Электростатика
75
отрицательный заряд 340 Кл и в основании - положительный заряд 50 Кл.
Модель распределения грозовых зарядов, подобная модели Каземира, но к
тому же еще учитывающая ток, была предложена впервые Холцером и Саксоном
[27].
Вообще мы не будем рассматривать точные величины стационарных облачных
зарядов в нашем исследовании динамики молнии. В течение вспышки заряд
движется или исчезает, и это изменение в конфигурации заряда отражается в
изменении измеряемого электрического поля. Поскольку изменение
электрического поля происходит значительно быстрее, чем перестройка
пространственного заряда или заряда облака, не связанного со вспышкой,
оно не зависит существенно от величин пространственного заряда или заряда
облака. Некоторое дополнительное рассмотрение стационарных электрических
полей грозового облака дано в разд. 3.6. ^
Рассмотрим модель лидерного процесса, на основании которой можно оценить
обусловленное лидером электрическое поле у поверхности земли. Представим
лидер как вертикальный линейный заряд (или,' что одно и то же, как заряд,
распределенный с цилиндрической симметрией). На рис. 3.4 положительный
линейный заряд длиной у-х и плотностью р на единицу длины показан жирной
вертикальной линией над проводящей плоскостью. Рассмотрим электрическое
поле в точке D, обусловленное линейным зарядом и его электрическим
изображением. Электрическое поле, обусловленное малым элементом
заряда
pdz внутри линейного заряда, идентично полю малого точечного заряда.
Таким образом, величина поля, вызванного зарядом внутри dz, равна
dE, . = р- ., (3.6)
+ ?dz kr. е0 (za -f- D2) 4 '
Общее поле, обусловленное этим элементом заряда и его изображением, равно
'Ц?-° (3-7>
где поле направлено перпендикулярно к плоскости и положительно. Поле от
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 118 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed