Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
3.6.2. Полемер^ или электростатический флюксметр
Промежуток времени, в течение которого напряженность электрического поля
может быть однозначно измерена с помощью электронной схемы, является
функцией эффективной постоянной времени RC. Мы видели в предыдущем
разделе, что эти времена порядка секунд. Для измерения напряженности
электрического поля в течение
* В дальнейших исследованиях [60] применялся усовершенствованный
измеритель электрического поля, который имел ИС-10с, а верхняя граничная
частота его равнялась 1 МГц.
3.5. Аппаратура для измерения полей
91
более долгого периода времени можно использовать прибор, известный как
полемер, или электростатический флюк-сметр. Полемер можно сконструировать
так, чтобы он имел время разрешения порядка 1 мс. Таким образом, полемер
дает информацию, аналогичную информации, получаемой с помощью измерителя
электрического поля, описанного в предыдущем разделе.
Полемер состоит из экспонируемого проводника, который периодически
экранируется от окружающего электрического поля другим проводником и
связан с землей через сопротивление. Экранирующий проводник заземлен.
Заряд, индуцируемый на экспонируемом проводнике окружающим полем, стекает
к земле через сопротивление в течение периода экранирования. Величина
тока зависит от заряда, индуцированного на экспонированном проводнике,
который в свою очередь зависит от окружающего поля. Выходной сигнал
представляет собой колебания с периодом, равным времени экранирования и
экспонирования проводника. После усиления выходной сигнал может быть
записан на магнитную ленту или подан прямо на экран осциллографа и
сфотографирован. Полемер калибруется в лаборатории в известном
электрическом поле. Конструкция и работа полемеров, предназначенных для
измерений молнии, подробно рассматриваются в работах [48, 51, 71].
З.б.З. Разнообразные методы измерения электрического поля
Исторический интерес представляет метод измерения поля, использованный
Вильсоном [89, 90] и некоторыми другими исследователями. Для измерения
напряженности электрических полей со временем разрешения около 0,1 с они
применили ртутно-сернокислотный электрометр, присоединенный к антенне.
Заряд, индуцированный на антенне, вызывает движение капли серной кислоты
внутри капилляра, наполненного ртутью. Смещение капли кислоты
пропорционально полю. Время разрешения определяется инерционностью капли
кислоты и ртути.
В ранних исследованиях для измерения электрических нолей грозовых облаков
и изменения полей, вызванных
92
3. Измерения электрического и магнитного полей
молнией, применялись также другие типы электрометров. Например, Вильсон
[89] использовал электрометр с золотыми лепестками, а Эпплтон, Ватсон-
Ватт и Герд [2] применили струйный электрометр. Для измерения постоянного
электрического поля грозовых облаков, используя электрометр,
присоединенный к антенне, необходимо сначала экранировать, а затем
экспонировать антенну, как это механически делается в полемере.
Если заземленный остроконечный проводник помещен в электрическое поле, то
с него будет стекать коронный ток. Вормель [92] первым использовал ток
короны для получения данных по электрическому полю вблизи грозового
облака. Согласно Симпсону и Скрезу [77] (которые ссылаются на измерения
Уиппла и Скреза), ток короны дается следующим выражением:
I = а(Е2 - М2), (3.31)
где а и М- константы; Е должно быть больше М для того, чтобы возник ток.
Чепмен [13] оценил справедливость уравнения (3.31) и предположил, что в
определенных условиях ток короны должен линейно меняться с изменением
поля. Чепмен [13] приводит многочисленные ссылки на литературу по
коронным разрядам с остриев в полях грозовых облаков. Дополнительные
данные о токе разряда с остриев приводит Этт [16]. Метод вариации
коронного тока был использован Симпсоном и Скрезом [77] и Симпсоном и
Робинсоном [76] для измерения и записи электрических полей внутри и
вблизи грозовых облаков. Их прибор, называвшийся алътиэлектрографом,
запускался на воздушных шарах й грозовые облака. Альтиэлектрограф
записывал коройный ток между двумя электродами, отстоявшими друг от друга
на расстояние 3 мм. Один электрод был присоединен к корпусу прибора,
другой - к изолированной проволоке длиной 25 м, висевшей под прибором.
Оба электрода опирались на бумажный круг, который вращался небольшим
часовым механизмом. Бумага окрашивалась током, текущим с положительного
острия, причем ширина пятна связана с напряженностью электрического поля
вб.лизи прибора. Альтиэлектрограф был снабжен регистратором атмосферного
давления. Симпсон и Скрез ['773 первыми наблюдали небольшой, сосредо-
3.S. Аппаратура для измерения полей
93
точенный в основании облака положительный заряд - область р. К тому же
они подтвердили существование /V-P-дипольной структуры, впервые
предложенной Вильсоном [89, 90] (разд. 3.6). Обзор данных относительно
.области р дан Вильямсом [88].
3.6.4. Измерения магнитного поля
