АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Особенности линейных молний

Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-100 000 тысяч ампер, и 1 000 000 вольт, поэтому мало кому удается выжить после поражения молнией.

Чаще всего наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и заканчиваются) в скоплениях заряженных частиц. Это определяет их некоторые, до сих пор не объяснённые свойства, отличающие молнии от разрядов между электродами.

Такие молнии не бывают короче нескольких сотен метров; они возникают в электрических полях значительно более слабых, чем поля при межэлектродных разрядах. Сбор зарядов, переносимых линейной молнией, происходит за тысячные доли секунды с миллиардов мелких, хорошо изолированных друг от друга частиц, расположенных в объёме несколько км³.

Наиболее часто линейная молния возникает в кучево-дождевых облаках, которые являются грозовыми. Иногда такая молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

В грозовых облаках могут возникать молнии, которые распространяются внутри облаков (это т.н. «внутриоблачные» молнии или зарницы), а также молнии распространяющиеся между облаком и земной поверхностью («наземные» молнии).

Для возникновения линейной молнии необходимо, чтобы в относительно малом (но не меньше некоторого критического) объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (~ 1 МВ/м). При этом в значительной части этого облака должно существовать электрическое поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (~ 0,1-0,2 МВ/м). В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую и световую.

Процесс развития любой линейной молнии начинается с того, что в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая обладающими высокой энергией галактическими космическими лучами, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах[1]. Таким образом возникают стримеры — электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов. При образовании внутриолблачных молний стримеры распространяются между верхней и нижней частями облака, обладающими электрическими зарядами противоположного знака. Длина таких внутриоблачных молний может составлять от 1 до 150 км.

Стримеры оставляют за собой хорошо проводящие и слабо светящиеся каналы. В общем количестве молний доля, приходящаяся на внутриоблачные молнии, растет по мере смещения к экватору, от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе.

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. В результате первой, которая аналогична рассмотренной выше, образовавшиеся стримеры, распространяются по направлению к земной поверхности. Соединяясь между собой, они дают начало быстро движущемуся, яркому, термоионизованному объекту— ступенчатому лидеру молнии, за которым остается канал с высокой проводимостью.

На второй стадии происходит движение лидера к земной поверхности. Это движение осуществляется скачками, на несколько десятков метров, производимыми со скоростью не менее 50 000 километров в секунду.

После каждого такого скачка движение лидера приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а его свечение сильно ослабевает. Затем он делает очередной скачек на такое же расстояние и вновь замирает.

При каждом очередном скачке яркое свечение охватывает весь пройденный до этого извилистый и долгий путь. При каждой остановке лидера свечение ослабляется. Так продолжается до тех пор, пока лидер не достигнет земной поверхности. Средняя скорость его движения составляет 200 км/с.

По мере продвижения лидера к земной поверхности напряжённость электрического поля между ними усиливается до тех пор, пока не достигнет уровня, при котором из какого либо из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. В результате этого возникает единый токопроводящий канал, соединяющий облако с земной поверхностью.

На заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует главный или обратный (снизу вверх) разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. В какую сторону бы не происходил удар молнии (снизу вверх или сверху вниз) по каналу перемещаются электроны.

Температура канала при главном разряде может превышать 25 000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров.

После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары.

Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Взаимодействие с земной поверхностью частей облака, расположенных на больших высотах, может привести к возникновению нового (стреловидного) лидера, движущемуся непрерывно (без скачков), со скоростью в тысячи километров в секунду.

Яркость свечения каналов, остающихся за лидерами, стреловидным и ступенчатым, приблизительно одинакова. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому.

Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность такой, многократно повторяющейся молнии, может превышать 1 сек.

При возникновении любой линейной молнии возникают резкие изменения характеристик электрических и магнитных полей, а также радиоизлучение, которое называется атмосфериками.

Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 753 | Нарушение авторских прав