Раздел. Атмосферные перенапряжения.
Образование грозовых облаков.
Образование грозовых облаков
Условия:
1. высокая влажность воздуха (80 - 100 %)
2. сильные восходящие потоки (30 - 50 м/с)
Нет 1 — торнадо, смерч
Нет 2 — туман
Поднимаясь, теплый воздух охлаждается и пар начинает конденсироваться в капли воды. При движении капли заряжаются и дробятся, образуя мелкую водяную пыль. Заряд минус.Разносятся ветром на большие расстояния. Остатки поднимаются выше и при Т~-10¸ -15°С(высота~5 км) капли замерзают и дробятся. Заряд плюс
Структура грозового облака
Суммарный заряд облака до разрядов q=0 Низ ~+4 Кл, середина ~ -20 Кл, верх ~+16 Кл
Стадии развития грозового облака
1. зарождение с разрастанием облака (10 – 15мин); 2. Зрелая стадия с интенсивными осадками, сопровождаемыми холодными нисходящими потоками и резкими порывами ветра (15 – 30 мин); 3. распад облака при прекращении восходящих и нисходящих потоков воздуха и постепенном выпадении осадков (около 30 мин).
Стадии развития линейной молнии и типы молний.
Молния — электрический разряд в воздухе между: а) облаком и землёй, б) внутри облака между его отдельными частями Типы молний:
1. Линейная (99,99%) 2. Шаровая (~0,01%) – закапсулированная долгоживущая низкотемпературная плазма 3.Чёточная (крайне редкая) — чередование ярких и тёмных участков молнии. Природа молний типа 2, 3 неясна.
Процесс электризации облаков выглядит следующим образом. Капли воды, достигшие области отрицательных температур, замерзают. Замерзание начинается с поверхности капли, которая покрывается корочкой льда. Имеющиеся в воде положительные ионы под действием разности температур перемещаются к поверхностному слою капли и заряжают его положительно, в то время как жидкой сердцевине капли сообщается при этом избыточный отрицательный заряд. Когда замерзает сердцевина капли, то вследствие ее расширения ранее замерзший поверхностный слой лопается и его положительно заряженные осколки уносятся потоком воздуха в верхние части облака. Таким образом, нижняя часть грозового облака оказывается заряженной отрицательно, а вершина — положительно.
Процесс развития линейной молнии
1. Возникновение первичного электронам (Е~30 кВ/см) 2. Лавина. 3. Стриммер. 4. Лидер (ступенчатый для первого разряда) На начальной стадии, называемой лидерной, молния представляет собой относительно медленно (со скоростью в среднем 1,5·105 м/с) развивающийся слабо светящийся канал (лидер).. Ступени L~10-100 м, интервал между ступенями ~50 мкс, скорость развития ~200 км/с до высоты ориентировки (10-100 м до земли). Зона ионизации канала лидера r ~2-20 м. Нагрев канала до 25000 °С. Высокое давление – интенсивно расширяется, образуя ударные звуковые волны - гром. 5. Встречный лидер. Пробой между 4 и 5 длится ~ 1-5 мкс, зона смещается к облаку 6. Основной разряд: ток до 400 кА, время 20-100 мкс. 7. Послесвечение ток: 100-1000 А, длительность до 10 мс. 8. Повторный разряд (стреловидный лидер, распространяется по каналу первого разряда), более крутой фронт, меньше ток. 1 разряд ~20%; 4-5 - 50% до 23 разрядов. В среднем t ~0,1 c, t =1,3 c — самая длительная
