Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
диполя и знака преобладающего заряда в основании грозового облака.
Хороший отчет об этом дан Дженсеном [32].
Однако еще до 30-х годов стало ясно, что модель Вильсона, представляющая
облако в виде положительного диполя, по существу верна. Вормель [92, 93]
многократно измерял вертикальные электрические токи разряда с острия в
зависимости от расстояния до гроз. Направление вектора электрического
поля под грозовым облаком выводилось из наблюдаемого направления тока. В
работе [93] Вормель представил записи тока, которые сопровождались в
некоторых случаях прямыми измерениями электрического поля. Полученные им
данные подтверждают тот факт, что преобладающее большинство как гро-
3.6. Ранние измерения электрического поля
99
зовых, так и снежных облаков биполярны, причем верхний заряд положителен.
Работа Шонланда и Крейба [73] была продолжена Шон-ландом [68] с целью
исследования большего числа разрядов молнии. К тому же Шонланд наблюдал
визуально или фотографировал большинство разрядов, при которых
проводилось измерение изменения поля.
Дженсен [29-32] в США получил многочисленные данные по измерению
электрического поля с одновременным фотографированием молнии. Он
исследовал 185 вспышек, которые происходили ближе, чем расстояние, где
меняется знак электрического поля. Большинство ветвившихся вниз разрядов
облако - земля сопровождалось положительным изменением поля,
свидетельствуя о переносе на землю отрицательного заряда. Дженсен
сообщил, однако, что разряды облако - земля, сопровождавшиеся
отрицательным изменением поля, по-видимому, обусловлены разрядами от
положительных частей облака (разд. 3.7.6). На фотографиях некоторых из
этих разрядов видны многочисленные тонковолокнистые "стримеры",
характерные для лабораторных разрядов с положительных электродов.
Шонланд и Алибоне [72] сообщили, что из 404 вспышек, для которых были
получены изменения поля и соответствующие оптические данные, по крайней
мере 95% происходили из отрицательно заряженной части облака. Шонланд и
Алибоне провели эксперименты с импульсным генератором в 1 MB, чтобы
показать, что ветвление к заземленной пластине может быть как от
положительного, так и от отрицательного стержневого электрода. Эти
эксперименты показали, что направление ветвления не может служить
критерием для распознавания типа заряда области, из которой происходит
молния.
Симпсон [75] ранее доказывал, что ветвление вниз, наблюдаемое в молниях
облако - земля, можно встретить только из области положительного заряда
облака.
Холлидей [20] в ЮАР привел дополнительные данные, аналогичные полученным
Шонланд ом и Крейбом [73] и Шонландом [68].
Доказательство того, что нижняя часть облака заряжена преимущественно
отрицательно, было в дальнейшем
юэ
3. Измерения электрического и магнитного полей
подкреплено наблюдением токов молнии к линиям передач, которые, как было
установлено во всех ранних работах, переносят отрицательный заряд к
земле. Эти измерения токов, проведенные в США около 1930 г., будут
рассматриваться в следующей главе.
Поскольку измерения поля и его изменений проводились еще в самом начале
нашего века, были проведены наземные измерения и измерения в свободной
атмосфере постоянного электрического поля грозовых облаков. В общем эти
измерения подтверждают ранние работы. Не будем касаться подробностей
измерений постоянного поля, так как оно обычно не связано с разрядом
молнии. За ссылками относительно измерений постоянного поля, проделанных
с середины 30-х годов до настоящего времени, читатель отсылается к
работам [17, 18, 84, 95].
3.7. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, ОБУСЛОВЛЕННОЕ МОЛНИЕЙ ОБЛАКО-
ЗЕМЛЯ
3.7.1. Введение
Вормель [94] в Англии применил капиллярный электрометр для измерений
изменений момента, обусловленных вспышками молний. Он нашел, что наиболее
часто встречающаяся величина момента, разрушающегося как при
положительных, так и при отрицательных изменениях поля, составляет около
120 Кл-км, причем средняя величина составляет около 220 Кл-км. Средняя
величина значительно выше наиболее часто встречающейся величины из-за
случайного появления разрядов с очень большими изменениями момента (до
1200 Кл-км). Пайерс и Вормель [61 ] в конце 40-х годов в Англии
использовали осциллограф для измерения изменений момента, обусловленных
отдельными импульсами, лидерами и междуим-пульсными процессами. Было
найдено, что среднее изменение момента, вызванное как ступенчатым
лидером, так и возвратным ударом, составляет около 30 Кл-км. Брук и др.
[8] в Нью-Мексико провели измерения изменения момента и переноса заряда,,
вызванные от-
Rj R2 mm Rs ^4 R, Я6 R? Rt
M -компоненты
. Непрерывный ток
Электрическое
поле / С-иэменение
изменение
М- изменение
1л /
Изменения электрического поля
К-изменение
О 50 Ю0_
Время, мкс
а
\ 1 II 1
Л, Яг R з Д4 Л5 /?б Я7 R& R9
Электрическое поле , ... . -^
' т< 1 0 В/см
Изменения электрического поля
0 50 100 >
