Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
напряжение, которое подавалось на каждый искровой промежуток при данной
скорости нарастания тока. По величине искрового промежутка можно было
определить скорость нарастания тока.
4.3. ТОК В РАЗРЯДАХ МОЛНИИ ОБЛАКО -ЗЕМЛЯ
В этом разделе мы рассмотрим характеристики токов в разрядах облако -
земля, вызванных движущимися вниз лидерами. Хотя основные данные были
получены из
166
4Л Намерение тока
измерений разрядов молнии на вышки или высокие здания, естественно
предположить, что такие разряды обычно несущественно отличаются от
разрядов на землю. Это действительно так, если оба разряда вызываются
движущимися вниз лидерами и высокие сооружения не оказывают существенного
влияния на лидеры на большей части их пути, т. е. если сооружения
существенно не искажают электрические поля. Токи в разрядах, вызванных
движущимися вверх лидерами, мы будем рассматривать в разд. 4.4.
Данные, относящиеся к свойствам молнии, полученные различными
исследователями, приведены на рис. 4.1 - 4.7. Необходимо отметить, что в
большинстве экспериментов существуют пределы гарантированной точности,
внутри которых должны лежать измеряемые величины (например, верхний
предел скорости нарастания тока при измерении с помощью шунта и
осциллографа). В некоторых случаях все приемлемые величины измеряемых
параметров могут быть заключены в этих пределах. С другой стороны, когда
различные исследователи используют различные пределы при измерении
данного параметра, следует ожидать, что данные, полученные ими, не будут
находиться в хорошем согласии. Часто пределы, относящиеся к данному
измерению, не устанавливаются. К тому же многие исследователи при
построении кривых частотного распределения не учитывают нижнего предела
чувствительности, как, например, в измерениях (рис. 4.5) времени
нарастания тока до максимального значения Ха-генгуса и Андерсона [16].
Кривые на приведенных рисунках, взятые из первоисточников, были
перечерчены, где это возможно, таким образом, чтобы показать
существование нижнего предела измерений.
Чтобы определить, соответствует ли измеренный максимальный ток
возвратному удару или АГ-компоненту, необходимо получить фотографические
доказательства присутствия или отсутствия лидера, предшествующего яркой
светимости канала. Такие данные не всегда имеются. В этом разделе мы
неизбежно предполагаем, что все измеренные свойства максимальных токов
являются свойствами возвратных ударов.
На рис. 4.1 приведены типичные кривые зависимости тока от времени,
полученные Бергером и Фогельзангером
43. Ток в разрядах молнии облако - земля
167
[5] (см. также обзорную статью Бергера [4]) для класса возвратных ударов,
максимальный ток в которых >40 кА. На рис. 4.1 ток каждого импульса
приведен дважды в разных масштабах: один раз в крупном масштабе времени
tif другой раз в более мелком t2. Примеры токов, вызванных движущимися
вниз отрицательно заряженными сту-
время mkl
lz tj
0 200 400 0 ?00 400 6.54? Л
6г
Время мкс
а 0 в
Рис .4.1. Ток в зависимости от времени для характерных импульсов молнии с
максимальными токами > 10 кА [5]. Данные для каждого импульса
.представлены в двух масштабах времени: t\ - быстрый, fa - медленный, а -
два первых импульса, вызванных движущимися вниз отрицательно заряженными
ступенчатыми лидерами. Заряд Q представляет собой интеграл от тока по
времени за 1 мс. б - два последующих импульса, вызванных движущимися вниз
отрицательно заряженными стреловидными лидерами, в - два первых импульса,
вызванных движущимися вниз положительно заряженными ступенчатыми
лидерами. Заряд Qs представляет собой интеграл по времени от тока за 2
мс; - интеграл по времени от тока за время после
2 мс.
пенчатыми лидерами, показаны на рис. 4.1,а, движущимися вниз отрицательно
заряженными стреловидными лидерами - на рис. 4.1,6 и движущимися вниз
положительно заряженными ступенчатыми лидерами - на рис. 4.1,в. Ток в
первом импульсе, приносящем отрицательный заряд на землю, относительно
постоянен или слабо возрастает со временем в течение миллисекунд до тех
пор, пока не возникнет фронт тока со скоростью нарастания от 10 до
168
4. Измерение тока
20 кА/мкс. Однако в последующих импульсах, приносящих отрицательный заряд
на землю, перед резким фронтом возрастание тока не наблюдается. Время
нарастания тока в последующих импульсах обычно мало и не может быть точно
измерено. Оно почти всегда меньше 1 мкс и может быть меньше нескольких
десятых микросекунды. Возврат-
§,
с;
*
О
5*
;э
о
s
$
Г
Максимальный шок к А Заряд, сводимый за 1 мс, Кл
Максимальная скорость нарастания тока, кА/мкс
Рис. 4.2. Свойства импульсов молнии, вызванных движущимися вниз
отрицательно заряженными лидерами. 1 - первые импульсы, вызванные
движущимися вниз ступенчатыми лидерами; 2 - последующие импульсы,
вызванные движущимися вниз стреловидными лидерами; 3 - отрицательные
импульсы во вспышках, порожденных движущимися вверх лидерами.
Рассматриваются только импульсы с максимальными токами >10 кА [5]. По оси
