Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
уменьшение акустической мощности с увеличением частоты выше нескольких
сотен герц. Частично, если не целиком, это уменьшение объясняется тем,
что затухание звуковых волн в воздухе возрастает с повышением частоты.
Например, звуковая волна с частотой 2000 Гц затухает до ~0,3
первоначальной амплитуды при прохождении 400 м в воздухе при стандартных
температуре и давлении и относительной влажности от 50 до 100% [20].
Сигнал с частотой 300 Гц претерпевает аналогичное затухание при
прохождении в воздухе 4 км [20]. Таким образом, следует ожидать, что
измеренный акустический спектр грома содержит больше высоких частот, чем
на рис. 6.8, если измерения проводятся близко к каналу разряда.
Рассмотрим теперь форму грома. Согласно Лееому [24], гром, который мы
слышим на расстоянии 1 км или больше от канала разряда, начинается со
звука слабой интенсивности (лидер грома) продолжительностью от 0,1 до 2,2
с. Начальная часть лидера грома создает сжатие. Основной гром состоит из
трех или четырех отдельных ударов, слагающихся в рокочущий звук.
Происхождение лидера грома неизвестно, однако о происхождении ударов
можно сделать разумные предположения. Вероятно, удары связаны со звуком,
испускаемым отрезками главного канала и его ветвями, которые
приблизительно перпендикулярны к прямой, соединяющей наблюдателя с
отрезками канала. Как независимо показали Брук и Мак-Крори [12] и Юман и
др. [46], звук, принимаемый от отрезка канала, сильно зависит от
ориентации этой части
256
6. Гром,
канала относительно наблюдателя. Когда часть канала или ветви
перпендикулярна к линии зрения, звук от всех точек части канала достигает
наблюдателя с минимальным разделением по времени, порождая удар.
Естественно считать, что ветви первого разряда должны быть мощными
источниками звука, поскольку, согласно Ма-лану и Колленсу [28], ветви
могут быть ярче, чем канал над этими ветвями. Более того, интересно
отметить, что наблюдается примерно то же число ударов в громе [24], что и
ветвей в первом возвратном разряде [43], так что присутствие ветвей может
объяснить значительную часть ударов грома.
Брук и Мак-Крори [12] и Юман и др. [46] показали, что длинный линейный
участок канала создает однородный звук во всех своих частях со
значительно меньшим уровнем интенсивности звука вдали от канала, чем
приблизительно прямой участок канала такой же длины, но имеющий мелкую
извилистость. Относительно низкая интенсивность звука в прямом участке
канала является результатом интерференционных эффектов. Если пренебречь
краевыми эффектами, то наблюдатель одновременно фиксирует сжатие и
разрежение воздуха от близких частей участка кав&ла; суммирование сжатий
и разрежений будет приводить к ослаблению сигнала. Если же канал
извилист, то такой интерференции не будет.
Когда гром слышен с очень близкого расстояния, часто сообщают, что перед
основным ударом грома слышатся шипящие и щелкающие звуки. Происхождение
этих звуков неизвестно. Возможно, что шипящий звук вызван коронным
разрядом на земле в сильном электрическом поле, наведенном лидером, а
щелкающие звуки связаны с движущимся вверх разрядом [23] (см. подробнее
разд. 7.6).
ЛИТЕРАТУРА
1. Арабаджи В. И., О некоторых характеристиках грома, ДАН СССР, 82, № 3,
377-378 (1952).
2. Арабаджи В. И., Некоторые характеристики электрического состояния
грозовых облаков и грозовой деятельности, Уч. записки Минского гос. пед.
ин-та им. А. М. Горького, Юбилейный выпуск, сер. физ.-мат., № 7, 67-85
(1957).
Литература
257
3. Арабаджи В. И.,ч?пектр грома, Природа, № 7, 74-75 (1965).
4. А г a g о F., O'Euvres completes, notices scientifiques, tome 1,
Legrand, Pomey et Cronzet Libraries, Paris, 1854.
5. Aristotle (384- 322 до н.э.), Meteorologica, trans. H. P. D.Lee, Loeb
Classical Library, Harvard Univ. Press, Cambridge, Mass., 1951, p. 223-
225.
6. Ault, Thunder at Sea, Sci. Am., 218, 525 (1916).
7. В a t e s E. L., The Cause of Thunder Again, Sci. Am., 88, 115 (1903).
8. Bhartendu, Acoustics of Thunder, Ph. D. thesis, Physics Department,
Univ. of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan, 1964.
9. Bhartendu, Currie B. W., Atmospheric Pressure Variations from
Lightning Discharges, Canad. J. Phys., 41, 1929- 1933 (1963).
10. Б p а г и н с к и й С. И., К теории развития канала искры, ШЭТФ, 34,
вып. 6, 1548-1557 (1958).
11. Brode Н. L., The Blast Wave in Air Resulting from a High Temperature,
High Pressure Sphere of Air, Rand. Corp. Rep., RM-1825-AEC, 1956.
12. Brook М., M с С г о г у R., частное сообщение, 1968.
13. Brooks С. F., Another Case, Mon. Weather Rev., 48, 162 (1920).
14. С a v e С. L. P., The Audibility of Thunder, Nature, 104, 132 (1919).
15. D a w s о n G. A., Richards C. N., Krider E. P., U m a n M. A., The
Acoustic Output of a Long Spark, J. Geophys. Res., 73, 815-816 (1968).
16. D e L ' I sle J. N., Memoires pour servir a l'histoire et au progres
de l'astronomie de la geographic et de la physique, L'Imprimerie de
