Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
4. Измерения тока4.1. ВВЕДЕНИЕПервые измерения тока молнии были проведены Покельсом. В результате лабораторных экспериментов он установил [31, 32], что остаточная намагниченность, наведенная в кусочке нефелинового базальта магнитным полем одного направления, не зависит ни от продолжительности действия поля, ни от его изменения во времени, а зависит лишь от его максимальной величины. Поскольку остаточная намагниченность связана с максимумом магнитного поля, в котором выдерживался базальт, теоретически эта намагниченность может быть обусловлена током, который привел к возникновению магнитного поля. Покельс [31] сообщил, что измерения на базальтовых образцах, взятых недалеко от деревьев, поврежденных молнией, дали величины максимального тока 6,4; 6,6 и 10 к А. Ошибки при измерениях были, вероятно, таковы, что приводили к недооценке действительного максимума токов. Покельс [33] поместил кусочки базальта в нескольких сацтиметрах от молниеотвода вышки наблюдения на Монте-Симоне в Апеннинах. Для одной из вспышек он определил максимальный ток около 20 кА. Для серии из четырех вспышек максимальный ток, найденный Покельсом, составлял около 11 кА. В 1929 г. на вышках линии передач в США было размещено 300 регистраторов разряда молнии. В основе регистратора разряда лежит появление фигур Лихтенберга, размер которых примерно пропорционален максимальному току молнии на вышке. Этот прибор будет рассмотрен в разд. 4.2.1. Первые измерения тока молнии с использованием регистратора разряда молнии были проведены в 1929 г. [34, 35]. Спорн и Ллойд [35] получили для двух импульсов, переносивших на землю отрицательный заряд, максимальные значения токов 175 и 100 кА. Смелов и Прайс сообщили 134] о максимальных токах в 60 и 100 кА для двух импульсов, которые переносили на землю отрицательный заряд. В течение 1929-1930 гг. было проведено около 50 грубых измерений максимальных токов молнии с помощью регистраторов разрядов [1, 14, 36]. Все измеренные токи соответствовали переносу на землю отрицательного заряда, и большинство измерений показало, что максимальный ток молнии 100 кА. Величины полученных максимальных токов были, вероятно, несколько завышены (разд. 4.2.1). В 1932 г. Фауст и Куини Пропуская ток молнии через сопротивление известной величины, можно было провести измерения формы волны тока молнии. Результирующее напряжение в зависимости от времени можно подать на катодно-лучевой осциллограф. Такие исследования были проведены вблизи Лугано, Швейцария (разд. 2.5.4), и на небоскребе Эмпайр стейт билдинг в Нью-Йорке (разд. 2.4.2). Методики измерения будут рассмотрены в разд. 4.2.3, а результаты этих исследований — в разд. 4.3 и 4.4. Косвенные измерения формы волны тока молнии были проведены Нориндером и его сотрудниками в Швеции. В этих исследованиях (разд. 4.2.4 и 4.3) для регистрации магнитной индукции в нескольких километрах от разряда молнии использовалась рамочная антенна и осциллограф. Связь между результатами измерения и величинами тока молнии устанавливалась теоретически. Теория усложняется из-за того, что волновой фронт возвратного удара, который распространяется от земли к облаку, вызывает в отдельных частях канала в разные моменты времени различные токи. Например, ток, измеренный на земле, может достичь максимума раньше, чем возникнет заметный ток в нескольких сотнях метров над землей, т. е. прежде, чем возвратный удар поднимется на эту высоту. Непрерывные токи и связанные с ними магнитные поля могут быть относительно постоянными в течение десятков миллисекунд. Дистанционные измерения этих магнитных полей с помощью магнетометров с малым временем разрешения позволяют с помощью соответствующей теории определить величины непрерывных токов. Такие измерения проводились Вильямсом и Бруком [39] и были рассмотрены в разд. 3.5.4, 3.7.5 и 3.9. Электрические поля, связанные с непрерывными токами, монотонно возрастают, по мере того как отрицательный заряд медленно стекает на землю. Измерения медленных изменений поля позволяют определить величины непрерывных токов [6] (разд. 3.7.5). Почти все измерения тока молнии во времени, за исключением измерений Нориндера с помощью рамочной антенны, были проведены вблизи земли и представляют ток, протекающий у основания канала молнии. Конечно, не очевидно, что ток в канале на произвольной высоте над землей должен быть похожим на ток, измеренный на уровне земли. Например, начальный ток, измеренный у земли, определяется процессом пробоя между головкой лидера и землей. Распространяющиеся вверх разряды, которые могут связывать промежуток между землей и головкой движущегося вниз лидера, будут регистрироваться как ток на земле. С другой стороны, начальный ток в данной точке канала над землей (исключая ток лидера) будет определяться главным образом формой волнового фронта возвратного удара при прохождении этой точки. Все это необходимо принимать во внимание при обсуждении тока молнии.
|
1 |
Оглавление
|