1.4. Непрерывный и ступенчатый лидеры.
В этой ознакомительной главе нет места теории, а без нее трудно обсуждать детали лидерного процесса. Остановимся поэтому только на самых явных из них, тех, что удается заметить, регистрируя молнию на непрерывно движущуюся пленку. Снимки такого рода дают непрерывную развертку молнии во времени. Нужен некоторый навык, чтобы их расшифровать. Пусть вертикально к земле с постоянной скоростью движется яркий источник света малого размера. Это может быть, например, осветительная бомба, спускаемая на парашюте. На фотопленке, движущейся равномерно в горизонтальном направлении (поперек падению), получится изображение наклонной линии (рис. 1.5 а). Зная скорость движения пленки (скорость развертки) по углу наклона этой линии легко вычислить скорость падения источника света. Прорастающий равномерно светящийся вертикальный канал оставит на пленке не линию, а наклонный клин (рис. 1.5 б).
По нему тоже можно измерить скорость, на этот раз скорость роста. Чем выше скорость наблюдаемого процесса, тем больше нужна скорость раз™ вертки для его четкой регистрации. Самые высокие скорости получают при помощи электронно-оптического преобразователя, где изображение преобразуется в электронный пучок, смещаемый по экрану электрическим полем.С экрана след развернутого электронного изображения фиксируют обычным фотоаппаратом на неподвижную пленку. Электронно-оптические преобразователи дали очень много исследователям длинной искры. При наблюдениях молнии их используют реже. Главные результаты получены здесь камерами с механической разверткой. Со спецификой получения и расшифровки фоторазверток электрического разряда можно познакомиться по нашей первой книге [1.8] о длинной искре. К ней нам не раз придется обращаться, рассматривая и молнию.
На рис. 1.6 а схематически изображен лидер восходящей молнии. Он двигался от вершины заземленной башни в электрическом поле отрицатель- но заряженной ячейки грозового облака. Лидер нес на своем канале положительный объемный заряд и потому его следует называть положительным лидером восходящей молнии. Особенно заметен след ярко светящейся головки канала. Она оставила на снимке почти непрерывную линию. Такой процесс называют непрерывным лидером. По изменяющемуся наклону следа можно судить, что скорость лидера меняется во время развития. Но это относительно медленные плавные изменения, не прерывающие сколько-нибудь заметно движения головки к облаку, — отсюда название процесса.
Существенно иной ход развития лидера демонстрируется рис. 1.6 6. Канал удлиняется явно выраженными скачками, во время которых он быстро вырастает на несколько десятков метров. Каждое новое скачкообразное приращение называют ступенью, а сам процесс — ступенчатым лидером. Новая ступень светится на снимке особенно ярко; ее появление оживляет и весь ранее созданный канал. Длина ступеней варьируется от 10 до 200 м при среднем значении около 30 м; время паузы между ступенями 30-90 мкс [1.9]. Ступенчатая форма развития характерна для отрицательных лидеров. Положительные лидеры, и восходящие, и нисходящие, как правило, движутся непрерывно. Усредненные за полное время развития скорости ступенчатых и непрерывных лидеров более или менее одинаковы: 105 —106 м/с при среднем значении около 3 * 105 м/с. Если лидер последующего компонента молнии движется по горячему следу канала предыдущего, он всегда распространяется непрерывно. От непрерывного лидера первого компонента новый процесс, названный стреловидным лидером, отличается исключительно высокой скоростью, которая достигает (1-4)*10-7 м/с. По пути от облака к земле скорость меняется не сильно. На фоторазвертках четко прорисовывается яр- ко светящаяся головка стреловидного лидера; излучение из канала много слабее. Если последующий компонент развивается по новой траектории, его лидер аналогичен лидеру первого компонента, т.е. движется гораздо медленнее и может иметь ступени. Стреловидный лидер незаслуженно обделен вниманием исследователей. Теория этого газоразрядного процесса не разработана даже в общих чертах, а лабораторного аналога до сих пор не создано. И при всем этом стреловидный лидер — одна из самых удивительных форм разряда. Он не только развивает рекордно высокие для лидеров скорости. Контакт стреловидного лидера с землей вызывает наиболее быстрый рост тока, который может достигать амплитудного значения за время порядка 10-7 с. Именно отсюда проистекают рекордно сильные электромагнитные поля, которые для современной техники стали едва ли не самыми опасными из всех поражающих факторов молнии. Попытка теоретического описания стреловидного лидера сделана в разд. 4.8.
<< Предыдущая
