Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
A92, 555-574 (1916).
90. W i 1 s о n С. T. R., Investigations on Lightning Discharges and on
the Electric Field of Thunderstorms, Phil. Trans. Roy Soc. (London),
A221, 73-115 (1920).
91. W о r k m a n E. J., H о 1 z e r R. E., P e 1 s о r G. Т., The
Electrical Structure of Thunderstorms, Tech. Notes Natl. Advisory Comm.
Aeron. (Washington), № 864, 1942.
Литература
153
92. W о г me 1 1 Т. W., Currents Carried by Point-discharges' beneath
Thunderclouds and Showers, Proc. Roy. Soc. (London), A115, 443-455
(1927).
93. W о r m e 11 T. W., Vertical Electric Currents below Thunderstorms
and Showers, Proc. Roy. Soc. (London), A127, 567-590 (1930).
94. W о r m e 1 1 T. W., The Effects of Thunderstorms and Lightning
Discharges on the Eearth's Electric Field, Phil. Trans. Roy. Soc.
(London), A238, 249-303 (1939).
95. WormellT. W., Atmospheric Electricity; Some Recent Trends and
Problems, Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 79, 3-38 (1953).
• 4 •
Измерения тока
4.1. ВВЕДЕНИЕ
Первые измерения тока молнии были проведены По-кельсом. В результате
лабораторных экспериментов он установил [31, 32], что остаточная
намагниченность, наведенная в кусочке нефелинового базальта магнитным
полем одного направления, не зависит ни от продолжительности действия
поля, ни от его изменения во времени, а зависит лишь от его максимальной
величины. Поскольку остаточная намагниченность связана с максимумом
магнитного поля, в котором выдерживался базальт, теоретически эта
намагниченность может быть обусловлена током, который привел к
возникновению магнитного поля. Покельс [31] сообщил, что измерения на
базальтовых образцах, взятых недалеко от деревьев, поврежденных молнией,
дали величины максимального тока 6,4; 6,6 и 10 к А. Ошибки при измерениях
были, вероятно, таковы, что приводили к недооценке действительного
максимума токов. Покельс [33] поместил кусочки базальта в нескольких
сацтиметрах от молниеотвода вышки наблюдения на Монте-Симоне в Апеннинах.
Для одной из вспышек он определил максимальный ток около 20 кА. Для серии
из четырех вспышек максимальный ток, найденный По-кельсом, составлял
около 11 кА.
В 1929 г. на вышках линии передач в США было размещено 300 регистраторов
разряда молнии. В основе регистратора разряда лежит появление фигур
Лихтен-берга, размер которых примерно пропорционален максимальному току
молнии на вышке. Этот прибор будет рассмотрен в разд. 4.2.1. Первые
измерения тока молнии с использованием регистратора разряда молнии были
проведены в 1929 г. [34, 35]. Спорн и Ллойд [35] получили
41. Введение
155
для двух импульсов, переносивших на землю отрицательный заряд,
максимальные значения токов 175 и 100 кА. Смелов и Прайс сообщили 134] о
максимальных токах в 60 и 100 кА для двух импульсов, которые переносили
на землю отрицательный заряд. В течение 1929-1930 гг. было проведено
около 50 грубых измерений максимальных токов молнии с помощью
регистраторов разрядов [1, 14, 36]. Все измеренные токи соответствовали
переносу на землю отрицательного заряда, и большинство измерений
показало, что максимальный ток молнии ^100 кА. Величины полученных
максимальных токов были, вероятно, несколько завышены (разд. 4.2.1).
В 1932 г. Фауст и Куини [И] вновь использовали магнитные стерженьки для
измерения максимального тока молнии. Магнитные стерженьки служили по
существу для той же цели, что и кусочки базальта, использованные
Покельсом. Много данных о максимальном токе молнии было собрано при
помещении магнитных стерженьков на вышки линий передач (разд. 4.3).
Использовались они также как элементы приборов для измерения переходных
характеристик токов молнии (разд. 4.2.2).
Пропуская ток молнии через сопротивление известной величины, можно было
провести измерения формы волны тока молнии. Результирующее напряжение в
зависимости от времени можно подать на катодно-лучевой осциллограф. Такие
исследования были проведены вблизи Лугано, Швейцария (разд. 2.5.4), и на
небоскребе Эмпайр стейт билдинг в Нью-Йорке (разд. 2.4.2). Методики
измерения будут рассмотрены в разд. 4.2.3, а результаты этих исследований
- в разд. 4.3 и 4.4.
Косвенные измерения формы волны тока молнии были проведены Нориндером и
его сотрудниками в Швеции. В этих исследованиях (разд. 4.2.4 и 4.3) для
регистрации магнитной индукции в нескольких километрах от разряда молнии
использовалась рамочная антенна и осциллограф. Связь между результатами
измерения и величинами тока молнии устанавливалась теоретически. Теория
усложняется из-за того, что волновой фронт возвратного удара, который
распространяется от земли к облаку, вызывает в отдельных частях канала в
разные моменты времени различные токи. Например, ток, измеренный на зем-
156
4. Измерение тока
ле, может достичь максимума раньше, чем возникнет заметный ток в
нескольких сотнях метров над землей, т. е. прежде, чем возвратный удар
поднимется на эту высоту.
Непрерывные токи и связанные с ними магнитные поля могут быть
