Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
разрядами. Он сообщает, что почти 92% импульсов переносили
преимущественно отрицательный заряд и около 3% - преимущественно
положительный заряд, остальные переносили как положительный, так и
отрицательный заряды. Результаты измерения магнитного поля, полученные
Нориндером и сотрудниками, будут рассмотрены в разд. 3.9 и гл. 4.
Дополнительные данные относительно вспышек, переносящих положительный
заряд на землю, собраны при прямом измерении токов молйии. Эти данные
будут рассматриваться в гл. 4, часть из них содержится в разд. 2.5.4.
Бергер и Фогельзангер [4] опубликовали фотографию, как предполагается,
движущегося вниз положительно заряженного лидера (разд. 2.5.4).
3.8. ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, ОБУСЛОВЛЕННОЕ ОБЛАЧНЫМИ
РАЗРЯДАМИ
Хотя исследования молнии облако - земля довольно многочисленны, о природе
разрядов внутри облака, между облаками или между облаком и воздухом
известно не так много. К тому же наблюдаются значительные расхождения в
параметрах облачного разряда, полученных различными авторами. В то время
как вспышки на землю характеризуются быстрым Д-компонентом изменения
поля, происходящим каждые 50 мс и продолжающимся порядка 1 мс,
внутриоблачные разряды приводят к медленным, относительно гладким
изменениям поля. Как облачные разряды, так и разряды облако - земля имеют
примерно одинаковую продолжительность, обычно доли секунды. Качественные
характеристики изменений поля, обусловленных облачными разрядами, впервые
были рассмотрены Шонландом и др. [74].
3.8. Изменение, обусловленное облачными разрядами 131
Пайерс [61 ] измерил продолжительность 685 медленных отрицательных
изменений поля и 143 медленных положительных изменений поля, причем все
наблюдались вдали от разряда. Пайерс относит медленные отрицательные
изменения поля к "разрядам в воздухе или облачным разрядам, которые либо
снижают положительный заряд, либо, что более вероятно, поднимают
отрицательный заряд"; медленные положительные изменения поля он относит к
"вспышкам, которые не достигают земли и,вероятно,включают движение вверх
отрицательного заряда". Пайерс [61] приводит среднюю продолжительность
вспышки, равную 245 мс для отрицательных изменений поля и 145 мс для
положительных изменений поля. Таким образом, медленные положительные
изменения поля имеют меньшую продолжительность и встречаются реже, чем
медленные отрицательные изменения поля. Было установлено, что как
положительные, так и отрицательные медленные изменения поля обычно
приводят к изменению момента около 100 Кл-км.
Если облачный разряд происходит между двумя центрами сферических зарядов,
расположенными не вертикально, то необходимы 7 параметров для полного
описания результирующего изменения поля. Эти параметры представляют собой
три пространственные координаты для каждого из зарядов и величину
реализованного заряда. При вертикальном заряде необходимо только 5
параметров. Если не требуется полного описания параметров разряда,
изменение поля вертикального облачного разряда можно описать четырьмя
параметрами, согласно (3.41), где две Пространственные координаты
определяют расстояние D. Если измерения поля проводятся на 7 различных
станциях, то результирующие данные вполне достаточны для полного описания
7 параметров разряда. О таких измерениях впервые сообщили Воркман и др.
[91], работающие в Нью-Мексико. Воркман и др. проанализировали свыше 100
облачных разрядов (три грозы). Было установлено, что переносимый заряд
изменяется от 0,3 до 100 Кл. Среднее расстояние между зарядами по
вертикали составляет 0,6 км, причем положительный заряд находится выше
отрицательного. Случалось, что отрицательный заряд был выше
положительного. Расстояние
132
3. Измерения электрического и магнитного полей
между зарядами по горизонтали изменялось от 1 до 10 км со средней
величиной около 3 км. Таким образом, было установлено, что внутриоблачные
разряды являются скорее горизонтальными, чем вертикальными.
Рейнольдс и Нейл [67], также работающие в Нью-Мексико и использующие
методику Воркмана и др. [91], привели данные по 35 облачным разрядам,
причем центр положительного заряда для 28 разрядов находился выше
отрицательного. Средняя высота центра отрицательного заряда
приблизительно равна 5,5 км над уровнем земли (примерно 8 км над уровнем
моря). Обычное расстояние по вертикали между центрами зарядов составляло
около 0,6 км. Расстояния по горизонтали изменялись от очень малых величин
до ~0,5 км. Было установлено, что заряд, нейтрализующийся в облачном
разряде, заключен в интервале от 1 до 40 Кл, причем обычно лежит в
интервале от 10 до 20 Кл. Следовательно, типичное изменение момента было
около 10 Кл-км, что на порядок меньше величин, приведенных Вильсоном
[90], Вормелем [94] и Пайерсом [61] для облачных разрядов. Данные,
подтверждающие наблюдения Рейнольдса и Нейла [67], были получены Тамурой
и др. [82] в Японии. Они сообщают, что изменения момента при облачном
разряде (измерения в 8 местах) заключены между 6 и 72 Кл-км с наиболее
