7.7. КАНАЛ МОЛНИИ МЕЖДУ ИМПУЛЬСАМИ

В разд. 3.7.5 (см. также разд. 3.8) были рассмотрены известные данные относительно и -процессов, протекающих в облаке между импульсами. В настоящем разделе мы рассмотрим, что происходит в канале между основанием облака и землей в интервале между импульсами. Особенно желательно знать, почему импульсы во вспышке обычно следуют по одному и тому же каналу, даже если фотографически темный канал не светится в течение 100 мс между импульсами.

Тот факт, что большинство зарегистрированных вспышек на Эмпайр стейт билдинг имели непрерывный ток между максимумами тока, привел некоторых исследователей [46] к убеждению, что этот непрерывный ток является непременным условием многоимпульсных вспышек. Конечно, с физической точки зрения естественно ожидать, что в состарившемся канале должна поддерживаться некоторая степень ионизации, если последующие импульсы следуют по тому же каналу. По-видимому, большинство простых механизмов, поддерживающих эту ионизацию, будет сязано с этим слабым током между импульсами. Брук и др. [3] обсудили эту возможность и пришли к выводу, что по каналу между импульсами может протекать ток порядка 10 А и его нельзя выявить фотографическим методом или методом измерения электрического поля. С другой стороны, Мак-Кан [44] на основе прямых измерений токов молнии установил, что в 21 случае из 24 многоимпульсных вспышек ток между импульсами падал ниже 0,1 А. Леб [38] выдвинул альтернативный механизм для поддержания проводимости канала между импульсами. Он предположил, что не вызывающие свечения ионизирующие волны, связанные с

-изменением поля, проходят по каналу между импульсами, и тем самым поддерживается его проводимость.

Расчеты [68] показывают, что нет необходимости ни в каком механизме, поддерживающем проводимость канала молнии между импульсами. В отсутствие подвода энергии в канал температура канала будет уменьшаться достаточно медленно, так что проводимость канала, достаточная для зарождения и распространения стреловидного лидера, будет существовать после обычного интервала между импульсами. Уменьшение температуры канала рассматривается как проблема передачи тепла. Энергия канала должна рассеяться прежде, чем упадет его температура. Температура канала определяет степень ионизации и, следовательно, проводимость. Установлено, что скорость охлаждения невелика в интервале между импульсами для каналов с радиусом порядка сантиметров.

На рис. 7.2 приведена температура в центре канала в зависимости от времени для каналов с несколькими исходными

Рис. 7.2. Спад температуры в центре каналов с радиусами 1, 2, 4 и 8 см. Первоначально температура в центре равна 8000 К [68].

радиусами в предположении, что температура кангла при прекращении тока составляла 8000 К. Установлено, что данный исходный радиус сохраняется приблизительно постоянным во время типичного межимпульсного интервала. Большие каналы остывают медленней из-за большего отношения объема к поверхности. Объем является мерой накопленной энергии, а поверхность является мерой скорости, с которой тепло может отводиться из канала. При 4000 К сухой воздух является проводником с проводимостью и концентрацией электронов при 2000 К сухой воздух является по существу изолятором с проводимостью и концентрацией электронов Таким образом, по-видимому, в интервале от 2000 до 4000 К канл находится в состоянии, подготовленном для прохождения стреловидного лидера, поскольку в этом интервале температур канал находится в переходном состоянии от проводника к изолятору и, кроме того, каналы с радиусами от 1 до 2 см охлаждаются до этих температур за время типичного интервала между импульсами. Радиус канала, полученный таким образом, находится в хорошем соответствии с другими оценками радиуса канала возвратного удара (разд. 7.6 и 2.5.2).

На свойства стреловидного лидера влияют свойства уже не действующего канала бозвратного удара. Важнейшими свойствами старого канала являются его проводимость, радиус и концентрация тяжелых частиц. Проводимость канала и концентрация тяжелых частиц являются, вероятно, факторами, определяющими свойства стреловидного лидера, поскольку радиус канала мало изменяется со временем. Оценки того, как проводимость канала (концентрация электронов) может влиять на скорость распространения стреловидного лидера, были даны в разд. 7.5.

Концентрация тяжелых частиц при температуре около 3000 К и амтосферном давлении примерно на порядок меньше, чем вне канала. В присутствии сильных электрических полей скорости ионизации и скорости заряженных частиц определяются концентрацией тяжелых частиц. Для данного электрического поля, создаваемого стреловидным лидером, меньшая величина концентрации тяжелых

частиц в канале по отношению к области вне канала, может облегчить прохождение стреловидного лидера по каналу.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)