Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
других типов.
* Импульс, или частичный разряд, состоит из лидера и возвратного удара.
Иногда в советской литературе вместо термина "импульс" используется
термин "удар".- Прим. перев.
** Это утверждение и аналогичные утверждения, сделанные в этой книге, не
означают, что определенные заряды переносятся на большие расстояния от
облака к земле. Просто перенос заряда заключается в том, что поток
электронов из облака у вершины канала приводит в движение электроны в
других частях канала так, как если бы канал представлял собой проводник.
Таким образом, общий заряд может быть перенесен на землю за время, в
течение которого отдельные электроны продвинутся в канале только на
несколько метров.
Таблица 1.1
Данные для обычных разрядов молнии облако-земля, несущих отрицательный
заряд к земле
Приведенные величины приближенно характеризуют различные физические
параметры молнии. Нельзя требовать большой точности, поскольку
встречаются расхождения в данных, полученных различными исследователями.
Эти величины могут зависеть от особенностей окружающей среды, в которой
происходит разряд молнии. Выбор статей, использованных при составлении
таблицы, до некоторой степени произволен. Данные, приведенные в таблице,
заимствованы из работ [3-7, 12, 14, 19, 21, 22].
Минималь- ные1) Характер- ные Максимальные1 )
Ступенчатый лидер Длина ступени, м 3 50 200
Интервал времени между ступенями, мкс 30 50 125
Средняя скорость распространения ступенчатого лидера, м/ с 2) 1,0-Ю3
1,5-10s 2,6-Юв
Заряд, переносимый по каналу ступенчатого лидера, Кл 3 5 20
Стреловидный лидер Скорость распространения, м/с 2) 1,0-10" 2,0-
Юв 2,МО7
Заряд, переносимый по каналу стреловидного лидера, Кл 0,2 1 6
Возвратный удар 3) Скорость распространения, м/с2) Скорость нарастания
тока, кА/мкс4) 2,0-107 5,0-107 1,4-10 8
<1 10 >80 ^
Время пикового тока, мкс 4) <1 2 30
Пиковый ток, кА4) 10-20 110
Время тока величиной не менее половины пикового, мкс 10 40 250
Величина переносимого заряда, за исключением непрерывного тока, К л 0,2
2,5 20
Длина канала, км 2 5 14
Вспышка молнии Число импульсов на вспышку 1 3-4 26
15
1 Введение
Продолжение
Минимальные1 ) Характер- ные Максимальные1 )
Интервал между импуль-
сами в отсутствие не-
прерывного тока, мс 3 40 100
Продолжительность
вспышки, с 0,01 0,2 2 5)
Величина переносимого
заряда, включающая
непрерывный ток, Кл 3 25 90
*) Слова "максимальные" и "минимальные" использованы в том смысле, что
большинство измеренных величин заключено в интервале между этими
пределами
г) Скорости распространения обычно определяются по фотографиям, и они,
таким образом, представляют собой "двумерные скорости" Поскольку
большинство молниевых вспышек не являются вертикальными, полученные
величины, вероятно, несколько ниже действительных величин. См. также
комментарии в разд. 2 3 1
8) Первый возвратный удар имеет меньшие скорости распространения и
нарастания тока, большие времена максимального тока и обычно большую
величину переносимого заряда, чем последующие возвратные удары во
вспышке.
*) Измерения тока проводились на земле.
ъ) О вспышке молнии продолжительностью от 15 до 20 с сообщил Годлон-тон
[11].
1.2. СТУПЕНЧАТЫЙ ЛИДЕР
В 1930 г. Шонланд, Малан, Коллинз и Ходжес в ЮАР широко использовали
камеру Бойса, которая обеспечила относительное движение пленки и
объективов для получения временного разрешения характерных черт
светимости молнии. Кроме того, они измерили и дали интерпретацию
изменениям напряженности электрического поля, происходящим в период
вспышки молнии. Основываясь на их-наблюдениях и используя последующие
работы, можно создать картину особенностей светимости вспышки молнии
облако - земля (рис. 1.3). (Фотографии, аналогичные той, схема которой
приведена на рис. 1.3, получаются при помощи камеры, состоящей в основном
из неподвижного объектива и ленточной фотографической пленки, которая
движется горизонтально с постоянной скоростью через плоскость
изображения.) Каждый импульс молнии начинается со слабосветящегося
предразряда, ливерного процесса, который направлен
1.2. Ступенчатый лидер
17
от облака к земле и за которым немедленно следует очень яркий возвратный
удар. Возвратный удар распространяется от земли к облаку. Предразряд
облако - земля, предшествующий первому возвратному удару во вспышке,
называется ступенчатым лидером. Многие исследователи полагают, что
ступенчатый лидер начи-
^ i мс
I**- 60 мкс
Стрел
виднык
лидер
Возврат ный ударЩ\ ный удар
"5
Рис. 1.3. а -детали светимости вспышки молнии, которые регистрируются
камерой с неподвижным объективом и движущейся пленкой. Увеличение времени
слева направо. Для ясности шкала времени нелинейна, б ¦- та же вспышка
молнии, зарегистрированная камерой с неподвижной пленкой.
нается с локализованного электрического пробоя между областями N и р
грозового облака (рис. 1.2). Этот пробой вызывает перемещение
электрических зарядов, которые ранее были связаны с частицами льда или
