1. Введение

Из цикла статей "Что там, за облаками?".

Психологи давно обратили внимание на странную особенность человека устанавливать ничем не мотивированные границы поиска решения новой задачи. Как правило, ограничения извлекаются из привычного алгоритма старых задач, чем-то похожих, но всё-таки принципиально отличных. Результат такого ограничения – бессмысленно потраченное время и полное отсутствие результата. Примерно такая же ситуация часто свойственна и исследованиям некоторых новых явлений, когда наблюдатель умудряется не замечать нечто совершенно очевидное.

Едва ли не любой из читателей этой статьи побывал в высоковольтной лаборатории и наблюдал за испытаниями длинных воздушных промежутков. Для их пробоя используется генератор импульсного напряжения (ГИН) мегавольтного уровня. Один вывод ГИН заземлен, другой присоединен к высоковольтному электроду, формирующему разрядный промежуток. Когда накопительные емкости ГИН заряжены, на промежуток подается высокое напряжение. Десятки микросекунд его воздействия достаточны для искрового пробоя. После яркой вспышки и громового удара больше ничего не происходит, да и не может происходить, потому что накопительная ёмкость ГИН полностью исчерпала запасённую энергию.

Длинную лабораторную искру принято рассматривать аналогом молнии, и мало кто задумывается над степенью обоснованности подобного. Приходится начинать с того, что грозовое облако, вернее его заряженная ячейка, мало похожа на накопительную ёмкость ГИН, где электрический заряд полностью сосредоточен на металлической пластине (ленте) и при замыкании электрической цепи легко стекает с неё. Заряд грозовой ячейки размещён на гидрометеорах (снежинки, льдинки, водяные капли), между которым нет практически значимых проводящих связей. Основная масса заряда грозовой ячейки остается нетронутой, особенно, когда канал разряда зарождается в стороне от неё и не проникает в заряженный объём. А такое бывает совсем не редко.

Облёты грозовых облаков и их зондирование показали, что напряжённость электрического поля в грозовой обстановке не поднимается выше 400 – 500 кВ/м в сколько - нибудь различимом объёме. Для ионизации воздуха такого поля явно недостаточно, - при нормальном давлении нужно по крайней мере 3000 кВ/м. Тем не менее, молнии рождаются и происходит это очень часто. Значит, существует механизм локального усиления электрического поля в весьма ограниченном объёме и за очень короткое время. Такие локальные области усиления поля трудно различить при самолётном зондировании. Их механизм пока ещё обсуждается лишь на уровне умозрительных гипотез. По одной из них, достаточно распространённой, источником локального усиления электрического поля становится плазменная нить, рождённая космическим излучением, которое ионизует воздух. После поляризации такой нити на её концах собираются заряды противоположного знака, которые и усиливают грозовое электрическое поле, рождая молнию. Она стартует почти одновременно от двух концов затравочной плазменной нити. Один из этих концов возбуждает нисходящий лидер, что движется к поверхности земли, другой восходящий лидер устремляется вверх, к границе облачности.

Рис. 1

Непрерывная фоторазвертка биполярного искрового разряда а промежутке длиной 3 м.
1 - металлический затравочный электрод,
2 - головка канала восходящего положительного лидера,
3 - стримерная зона восходящего лидера,
4 - головка канала отрицательного нисходящего лидера,
5 - стримерная зона нисходящего лидера.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Читать далее "2. Что ждёт восходящий лидер после старта"

Смотрите также: