Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Юман М. -> "Молния " -> 103

Молния - Юман М.

Юман М. Молния — М.: Мир, 1972. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): molniya1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 118 >> Следующая

показан разряд, движущийся вверх с земли и встречающийся в 50 м от уровня
земли с движущимся вниз ступенчатым лидером. Голд ссылается на две
статьи, в которых приведены полученные с помощью покадровых камер
фотографии движущихся вверх разрядов длиной несколько метров над уровнем
земли. Доказательства существования движущихся вверх разрядов длиной от
20 до 70 м в импульсах молнии на башни представлены в разд. 2.5.4.
Естественно предположить, что электрические поля с напряженностью у земли
между 10е и 3-10(r) В/м могут вызвать движущийся вверх разряд.
Напряженность электрического поля у земли в зависимости от высоты
движущегося вниз лидера можно рассчитать, если задать величину заряда и
его распределение в лидере. Голд [14, 15] использовал модель
распределения заряда, в которой предполагалось, что заряд в канале лидера
уменьшается экспоненциально с высотой (расстояние спада 1 км) от
максимума у головки лидера.
290
7. Теория процесса разряда
Напряженность поля в 10е В/м достаточна, чтобы начался движущийся вверх
разряд с ровной поверхности земли. Голд нашел, что для общего заряда в
канале 1 Кл возникает поле у земли, равное 10е В/м, когда вершина лидера
находится в 17 м от поверхности земли. Для заряда канала в 4 Кл поле
будет равно 10е В/м при расстоянии до головки лидера 60 м. Вероятно,
нужны более слабые поля, чтобы начался движущийся вверх разряд с неровных
проводников, таких, как громоотвод, телевизионная антенна или мачта линии
передачи.
Ударяет ли лидер молнии в землю (как стреловидный лидер) или встречается
с разрядом, несущим потенциал земли вверх, отрицательно заряженный лидер
с потенциалом вершины порядка 107-j-108 В по отношению к земле приводит к
короткому замыканию. Затем потенциал земли распространяется по каналу.
Граница распространения электрического поля между уровнем потенциала
земли и потенциала канала выше этого уровня является волновым фронтом
возвратного удара. Вероятно, возвратный удар распространяется так, как
это показано на рис.7.1в. Характеристики его распространения аналогичны
характеристикам стреловидного лидера, поскольку он также распространяется
в ранее ионизованной области. Скорость его распространения была
рассчитана Лебом [33 ] с использованием теории, представленной в разд.
7.5 для стреловидного лидера. С другой стороны, возвратный удар является
положительным разрядом, в то время как стреловидный лидер заряжен
отрицательно. Но хотя возвратный удар и заряжен положительно,
существенного движения положительных ионов внутри канала при
распространении возвратного удара не наблюдается из-за их низкой
подвижности. Практически все электричество переносится электронами. Чтобы
волновой фронт возвратного удара становился положительным, электроны
должны удаляться из области, где в процессе ионизации создается равное
количество отрицательных электронов и положительных ионов. Поток
электронов на землю, как это показано на рис. 7.1в, и составляет
"положительный" ток возвратного удара, измеряемый у земли.
Как отмечено в разд. 2.3.4 и 2.3.5, скорость первого возвратного удара
уменьшается по мере его продвижения
7.6. Теории возвратного удара
291
вверх, в то время как скорость распространения последующих возвратных
ударов относительно постоянна. Более того, возвратные удары
распространяются быстрее и светятся ярче вдоль ветвей, чем вдоль частей
главного канала, которые они проходят одновременно с ветвями.
Для объяснения этого явления Шонланд [59] предположил, что волновой фронт
возвратного удара распространяется медленнее в более старой части канала
и скорость возвратного удара зависит от концентрации электронов, которая
уменьшается со временем в канале лидера. Разница между моментом
зарождения канала ступенчатого лидера и временем, когда возвратный удар
достигнет точки зарождения, составляет ~10 мс, в то время как для
стреловидного лидера это время ~1 мс. Более того, когда возвратный удар
проходит вдоль ветви, на своем пути он встречает образованные позже
участки канала лидера. Высокая скорость распространения возвратного удара
по ветви и его повышенная яркость могут быть результатом присутствия
большего отрицательного заряда в ветвях, чем в главном канале. Следует
также отметить, что концентрация тяжелых частиц в лидере и радиус лидера
изменяются со временем, и эти изменения могут повлиять на скорость
распространения возвратного удара. Обсуждение влияния этих факторов для
случая распространения стреловидного лидера дано в разд. 7.7.
Если канал лидера состоит из проводящего ядра в виде дугового разряда,
окруженного оболочкой из коронного разряда, то можно ожидать, что
возвратный удар распространяется по этому проводящему дуговому ядру.
Возникает вопрос, каким образом заряд короны переходит в канал
возвратного удара, радиус которого будет, вероятно, порядка нескольких
сантиметров. Вагнер и Хилемен [70] предположили, что нитевидные разряды
могут выступать из ядра в корону и эффективное время переноса заряда в
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 118 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed