Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
Время, мкс
б
Рис. 3.13. Примеры измерений электрического поля совместно с
фотографированием молнии. Записи несколько изменены по сравнению с
оригиналом для получения большей выразительности [401. а - вспышка с
интервалом непрерывного тока (вспышка № 106, расстояние 20 км); б -
вспышка без непрерывного тока (вспышка
№ 109, расстояние 19 км).
102
3. Измерения электрического и магнитного полей
дельными импульсами, непрерывным током * и меж-импульсными процессами.
Установлено, что среднее изменение момента за импульс составляет около 22
Кл-км, а средний перенос заряда - около 2,6 Кл. Вспышки только с
дискретными импульсами характеризовались средним изменением момента в 151
Кл-км (19,4 Кл), в то время как для вспышек с интервалами непрерывного
тока (примерно для половины наблюдавшихся вспышек) было характерно
среднее изменение момента в 346 Кл-км (33,9 Кл). Среднее изменение
момента, обусловленное интервалом непрерывного тока, составляло 135 Кл-
км, а средний заряд, переносимый за интервал, был равен 12 Кл. Вонг [85,
86], работающий в Сингапуре, нашел для вспышек облако - земля среднее
изменение момента равным 256 Кл-км, а средний заряд, переносимый за
вспышку, составлял 31 Кл.
Обычно структура наблюдаемого изменения электрического поля,
обусловленного разрядом молнии, согласовывалась с фотографическими
исследованиями разряда молнии. На рис. 3.13 показаны основные черты
фотографической регистрации и выполненных одновременно записей
электрического поля двух вспышек молний по данным Китагавы и др. [40].
(Измерители электрического поля и его изменений рассмотрены в разд.
3.5.1.) Измеритель изменения электрического поля записывает события,
происходящие в короткие промежутки времени, но имеет такую постоянную
времени, что прибор возвращается в нулевое положение за время около 70
мкс. Наиболее очевидной чертой записей рис. 3.13 является резкое
изменение поля, обусловленное возвратным ударом, - Д-изменение поля. На
рис. 3.13 также показаны С-изменение, вызванное непрерывным током,
текущим на землю, М-изменение, вызванное М-компонентом, /Г-изменение,
которое происходит в промежутке между импульсами, и /-изменение,
приписываемое так называемому процессу слияния, протекающему в облаке
между импульсами. Не показаны Д-изменение, медленное положительное
изменение поля, которое часто следует за последним импульсом во вспыш-
* Иногда вместо термина "непрерывный ток" используется термин "затяжной
ток". - Прим. перев.
3.7. Изменение, обусловленное молнией облако - земля 103
ке, и детальные изменения поля, вызванные лидерным процессом. В следующих
разделах мы подробно рассмотрим различные изменения электростатического
поля и свойства молнии, которые можно изучить, исходя из этих изменений
поля.
3.7.2. Ступенчатый лидер
На рис. 3.14 показаны изменения электрического поля, предшествующие
первому импульсу во вспышке, в зависимости от расстояния до разряда.
Обозначения изменения поля В, I, L, предшествующие 7?-изменению,
вызванному возвратным ударом, введены Кларенсом и Маланом [14]. В
означает пробой, I - промежуточный процесс и L -
Р и с . 3.14. Схемы типичных изменений поля при разрядах на землю. а -
электростатическое поле на расстоянии 2 км; б - электростатическое поле
на расстоянии 5 км; в - электростатическое, индукционное и радиационные
поля (относительная амплитуда R-части уменьшена); з - радиационные поля
на расстоянии 500 км в интервале частот от 200 Гц до 20 кГц.
Продолжительности: В от 2 до 10 мс; 7 от 0 до 400 мс; L от 4 до 30 мс
[14, 71 ].
104 3. Измерения электрического и магнитного полей
лидер. Участок В характеризуется значительным изменением поля в течение
нескольких миллисекунд, I - медленным или нерегулярным изменением поля и
L - более быстрым изменением поля. Знак изменения, как это показано на
рис. 3.14, меняется с расстоянием. Кларенс и Малан предположили, что
стадия В обусловлена электрическим пробоем между центрами р- и iV-
зарядов, стадия I обусловлена заряжением канала пробоя отрицательным
электричеством за счет дополнительных разрядов, а L, или стадия лидера,
возникает после того, как канал разряда у основания облака достаточно
зарядится. Таким образом, только участок L предимпульсного изменения поля
относится к сфотографированному ступенчатому лидеру. Кларенс и Малан
измеряли изменения электрического поля перед возвратным ударом с
длительностью вплоть до 200 мс; 50% измеренных величин превышали 30 мс,
10% превышали 120 мс. Китагава и Брук [39] сообщили о предударных
изменениях поля с продолжительностями от 10 до 200 мс, причем наиболее
часто встречающаяся величина составляла около 30 мс. Изменения поля,
предшествующие первому возвратному удару, измеренные Пайерсом [61 ] вдали
от разряда, имели по существу те же черты, что показаны на рис. 3.14, в.
Пайерс нашел, что только около 15% из 332 измеренных предударных
изменений поля имели различимый участок I. В остальных случаях поле
