Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Юман М. -> "Молния " -> 87

Молния - Юман М.

Юман М. Молния — М.: Мир, 1972. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): molniya1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 81 82 83 84 85 86 < 87 > 88 89 90 91 92 93 .. 118 >> Следующая

инфразвуковой области не наблюдалось. Ни в одном случае не отмечалось,
что инфра-звуковые частоты несут сколь-либо существенную энергию. Этот
результат находится в противоречии с данными Шмидта [42], Арабаджи [1, 2]
и Бартенду [8]. Фью и др. [18] разработали теорию, объясняющую
наблюдаемый широкий максимум близ частоты 200 Гц. Эта теория будет
изложена в разд. 6.3.1.
Ньюман и др. [30] провели измерения давления на расстоянии 0,3 м от
нескольких разрядов молнии. Результаты этих измерений приведены а конце
разд. 6.3.1,
248
6. Гром
6.3. ГИПОТЕЗЫ И ТЕОРИИ
6.3.1. Ударная волна
Энергия на единицу длины, освобождающаяся в импульсе, порядка 105 Дж/м
(разд. 7.3.3). Эта энергия тратится на диссоциацию, ионизацию,
возбуждение и повышение кинетической энергии частиц канала, на излучение,
а также на расширение канала. Та часть исходной энергии, которая идет на
диссоциацию, ионизацию, возбуждение и повышение кинетической энергии
частиц канала, а также на излучение, явно невелика (разд. 7.3.3), и
потому большая часть исходной энергии канала реализуется в виде энергии
расширения канала. Быстро нагретый канал с очень высоким начальным
давлением порождает цилиндрическую ударную волну, распространяющуюся
радиально от оси канала. Ряд исследователей [25, 36-41, 44] рассчитали
свойства сильных цилиндрических ударных волн и получили близкие
результаты. Согласно Лину [25], радиальная часть сильной цилиндрической
ударной волны описывается выражением
где S - коэффициент, зависящий от свойств газа и приблизительно равный
единице для воздуха, W - энергия, освобождающаяся на единицу длины (в
предположении, что это происходит мгновенно), t - время и р0- плотность
атмосферы. Давление, порожденное ударной волной (давление за фронтом
ударной волны), равно
Соотношения (6.1) и (6.2) справедливы лишь в том случае, если давление
ударной волны значительно превышает давление окружающей среды. Ссылки на
статьи, в которых справедливость (6.1) и (6.2) и аналогичных уравнений
для сферической геометрии подтверждается экспериментально, указаны в
обзоре Пайна и Роджерса [33].
(6.1)
Р = 0,2- Н/м2. га
(6.2)
6.3. Гипотезы и теории
m
Теория Лина исходит из предположения, что подводимая энергия реализуется
в канале мгновенно, т. е. прежде, чем ударная волна успеет продвинуться
на заметное расстояние. Драбкина [17] и Брагинский [10] рассмотрели
случай немгновенной реализации исходной энергии в канале разряда.
Результаты расчетов радиуса канала молнии в зависимости от времени,
выполненные с использованием теории Брагинского, см. в разд. 7.3.3.
Вполне вероятно, что подвод энергии к каналу молнии осуществляется
достаточно быстро, чтобы (6.1) и (6.2) оказывались разумными
приближениями. Для выполнения этого условия большая часть энергии в
короткий отрезок канала должна вводиться прежде, чем ударная волна,
созданная расширением канала из-за высокого давления, сможет оторваться
от канала.
Поскольку давление на сферическом фронте в режиме сильной ударной волны
уменьшается пропорционально квадрату радиуса фронта, сильная волна,
достигшая определенного радиуса, перейдет в слабую, которая в свою
очередь в конце концов выродится в звуковую волну. Теория для слабой
цилиндрической ударной волны, на фронте которой избыточное давление
составляет от 0,1 до 10 атм, отсутствует. Броде [11] провел расчеты
слабой волны для сферического случая; его расчеты легко распространяются
на область звуковой волны.
Согласно Фью и др. [18], величина подводимой энергии на единицу длины
канала молнии определяет преобладающие частоты, присутствующие в громе*.
Подводимая энергия порождает ударную волну, которая переходит в звуковую
с длиной волны, как установлено Фью и др. [18], прямо пропорциональной
корню квадратному из подведенной энергии на единицу длины. Частота,
характеризующая звуковую волну, по порядку величины определяется
отношением длины звуковой волны к скорости ее распространения. Фью и др.
применили теорию цилиндрической ударной волны для описания сильной
цилиндрической волны и вариант теории сферической ударной волны [И] с
измененным масштабом для описания слабой
* Форма частотного спектра грома, измеренного на данном расстоянии от
канала определяется также селективным поглощением в атмосфере высоких
частот, как это обсуждается в разд. 6.3.2.
250
6. Гром
цилиндрической ударной волны и звуковых волн. Было установлено, что длина
волны звука, возникающая при релаксации цилиндрической ударной волны,
равна
где р - давление окружающей среды. Радиус, при котором слабая ударная
волна переходит в звуковую, по-видимому, того же порядка, что и I (см.
также [23]). Фью и др. [18] оценили, что максимальная вводимая в канал
энергия составляет 1,7-106 Дж/м. и, исходя из этого, нашли, что
максимальная величина I равна 6 м, а минимальная преобладающая частота
составляет 57 Гц на уровне земли. Минимальная частота звука, создаваемого
каналом на высоте 6 км, из-за уменьшения давления с высотой снижается до
Предыдущая << 1 .. 81 82 83 84 85 86 < 87 > 88 89 90 91 92 93 .. 118 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed