Из цикла статей "Что там, за облаками?".
В расчётах грозовая ячейка обычно моделируется вертикальным заряженным диполем. Его нижний заряд, как правило, отрицательный и занимает объём радиусом до 1 км. Для средних широт центр отрицательного заряда располагается на высоте около 3 км. Центр верхнего положительного заряда приблизительно вдвое выше. График на рис. 2 показывает изменение потенциала на вертикальной оси диполя с зарядом 15 Кл, равномерно размещенном по объёму ячеек радиусом 500 м. Ясно, что судьба зародившихся лидеров существенно зависит от места их старта.
Рис. 2
Распределение потенциала по вертикальной оси диполя
В случае, когда инициирующее образование располагается ниже центра отрицательного заряда, поле на всём пути способствует движению отрицательного лидера, который имеет все шансы достичь земли или расположенного на ней сооружения. Зато положительному лидеру не избежать проблем при его продвижении вверх из-за перемены полярности заряженных ячеек. В случае старта молнии в области верхнего положительного заряда картина становится обратной и создает проблемы нисходящему лидеру.
Не менее важным моментом является снижение плотности атмосферы с высотой (рис. 3). По трассе движения нисходящего лидера она меняется лишь в пределах десятков процентов, максимум – приблизительно вдвое. Конечно, это сказывается на электрических параметрах разряда, но в качественном отношении процесс не меняется. На это указывают и эксперименты в барокамере, и компьютерное моделирование. В качественном отношении лидер нисходящей молнии подобен лидеру лабораторной длинной искры при нормальных условиях.
Рис. 3
Плотность земной атмосферы
Иное дело, подъем на высоту в 20 и более километров, когда плотность воздуха падает, по крайней мере, на порядок величины. Не занимаясь деталями, можно сделать очень грубый качественный прогноз, опираясь на закон Пашена. Он говорит, что электрическая прочность воздушного промежутка длины d с однородным электрическим полем сохраняется постоянной при постоянстве произведения этого параметра на величину атмосферного давления p. Конечно, электрическое поле между облаком и землей далеко от однородного, а механизм формирующейся в нем длинной искры куда более сложен рассмотренного Пашеном, но качественно закон достоверно передает тенденции, указывая, что при неизменном напряжении по мере снижения давления многократно вырастут по длине все разрядные элементы.
Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва
Читать далее "3. Что там, за облаками"
Смотрите также:
Вебинар "Будущее отечественной молниезащиты (оптимистический вариант)." Страница 3
Молниезащита в Грузии: трудности перевода
Молниезащита в Кыргызстане: покоряйте вершины только с проводником!
УЗИП и его плавкая вставка
Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты
Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"