Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
раняющийся с большой скоростью возвратный удар молнии. Лидерные процессы,
однако, могут наблюдаться с помощью барабанной камеры, т. е. однолинзовой
камеры с быстро движущейся пленкой. При использовании барабанной камеры
пренебрегают искажением возвратного удара молнии (видимый возвратный удар
завершается менее чем за 100 мкс), и он используется как начало отсчета
для более медленных лидеров. (Для перемещения от облака до земли
стреловидному лидеру необходимо время порядка 1 мс, а ступенчатому лидеру
порядка 10 мс.) Последние измерения, выполненные при помощи барабанной
камеры с движущейся пленкой, в принципе мало отличаются от измерений,
выполненных Хоффертом, Вебером, Вальтерсом и Ларсеном с использованием
камер, которые перемещались вручную или автоматически.
2.3. ИССЛЕДОВАНИЯ В ЮАР
2.3.1. Введение
Несмотря на отсутствие прямых доказательств, обычно полагают, что первая
стадия, предваряющая искровой пробой, заключается в прохождении лавины
электронов от катода к аноду. Предполагают, что действительный пробой
происходит после прохождения этой лавины и имеет вид распространяющегося
от анода к катоду термически ионизированного языка.
Мы получили недавно, по-видимому, весьма четкое доказательство
существования этих явлений для вспышки молнии, исследование которой
проводилось камерой с вращающимися объективами (типа камеры, изобретенной
профессором Бойсом).
Шонланд В.Ф. Дж. иКолленс X., Развитие молниевого удара, Nature, 132,
407-408 (1933).
Так начинается одна из первых статей, в которой приведены результаты,
полученные в ЮАР при помощи камеры Бойса и электрических измерений
разряда молнии. Эти результаты отражены в 10 основных публикациях [9, 30
- 33, 39, 43-46]. Кроме того, особый интерес представляют обзорная статья
Шонланда [41 ] и книга Милана [29].
2.3. Исследования в ЮАР
33
В 1933 г. Шонланд и Колленс опубликовали предварительные результаты
обработки фотографий 45 импульсов (И вспышек), полученных Колленсом, и 5
импульсов молнии, полученных Холлидеем. Были проанализированы 28 лидеров,
движущихся к земле. Большинство из них, если не все, были связаны с
неразветвленными возвратными ударами. По-видимому, на фотографиях был
стреловидный лидер, т. е._ лидер, который предшествует импульсу,
следующему за первым. Шонланд и Колленс первыми представили
количественные доказательства того, что возвратный удар развивается по
направлению вверх, от земли к облаку. Годом позднее Шонланд и Колленс
опубликовали подробные результаты анализа 45 молниевых импульсов (11
вспышек), сфотографированных Колленсом. Средняя прямолинейная скорость *,
найденная для стреловидного лидера, составляла 1,1-107 м/с и для
возвратного удара 3,8-107м/с. Измеренная длина стрелы не превышала 54 м.
В 1935 г. Шонланд, Малан и Колленс впервые обнаружили ступенчатый
характер лидера, предшествовавшего первому импульсу во вспышке. Была дана
схема вспышки молнии, аналогичная приведенной на рис. 1.3. Наиболее часто
встречающаяся величина эффективной скорости ступенчатого лидера
составляла 1,5-• 105 м/с. Сообщалось о существовании стреловидно-
ступенчатого лидера. Было показано, что интенсивность первого импульса во
вспышке обычно больше, чем последующих импульсов. В статьях 1933-1935 гг.
можно найти данные, которые до сих пор (до того времени, когда писалась
эта книга) составляют значительную долю того, что известно о молнии. В
этих и последующих статьях из ЮАР были представлены и обсуждены в деталях
результаты, полученные при обработке фотографий молний. Ниже мы
рассмотрим их.
* Скорости, рассчитанные из фотографий, полученных с помощью камеры Бойса
или барабанной камеры, только тогда соответствуют истинной скорости, если
канал молнии прямолинеен и направлен вертикально. Если канал извилист, то
действительная скорость может быть значительно больше, чем скорость,
измеренная по прямой. Если канал направлен не вертикально, то истинная
скорость будет примерно на 10% больше, чем рассчитанная скорость.
34
2. Фотографирование молний
2.3.2. Ступенчатый лидер
Ступенчатые лидеры могут быть разделены по длине ступени и по средней
скорости движения к земле на два класса: а и (3 [39]. Ступенчатые лидеры
типа а имеют низкую и относительно одинаковую среднюю скорость (^1,0-105
м/с) по всему пути от основания облака до
Уровень облака
Лидер р-шипа
Время
Рис. 2.4. Схема фотографий ступенчатых лидеров а- и (5-тцпа, полученных с
помощью барабанной камеры.
земли. Ступени лидеров типа а обычно короче, Чем ступени (3-лидеров, и не
меняются заметно ни по длине, ни по яркости. Лидеры a-типа имеют более
слабую светимость, чем лидеры (3-Типа. Шонланд [41] установил, что
большинство лидеров, сфотографированных в ЮАР, относятся, по-видимому, к
типу а. Однако электрические измерения указывают, что преобладают лидеры
(3-типа. Лидеры $-ти-па имеют относительно длинные довольно яркие ступени
и высокую среднюю скорость перемещения к земле (обычно в диапазоне от 8-
