1.6.6. Надежны ли молниеотводы?
Считают, что надежны, если за два с половиной века использования мало что изменилось в их конструкции. Между тем, фотография на рис. 1.10 заставляет усомниться в столь очевидном заключении. Молния ударила в Останкинскую телебашню на целых 200 м ниже вершины. Башня не защитила самое себя. Возникшая ситуация — не исключение. Большинство нисходящих молний промахивалось на большее или меньшее расстояние и не попадало, как предполагается, в вершину башни. Это очень серьезный аргумент против вульгарного объяснения главного принципа работы молниеотводов: на финальном этапе своего развития молния движется к заземленной поверхности по кратчайшему пути.
Решая задачу об ориентировке молнии, приходится рассматривать многоэлектродную систему, составленную из нескольких элементарных промежутков. В случае молнии у всех элементарных промежутков общий высоковольтный электрод (лидер молнии, спустившийся до определенной высоты), а электроды нулевого потенциала образованы поверхностью земли с размещенными на ней заземленными объектами и молниеотводами. Задача об эффективности действия молниеотвода сводится таким образом к расчету вероятностей пробоя конкретных элементарных промежутков многоэлектродной системы. В общей постановке это сложная задача, ибо в практически важных условиях развитие разряда в элементарных промежутках нельзя считать независимым. Разрядные процессы влияют друг на друга посредством перераспределения электрических полей. Это исключает непосредственное применение статистических соотношений, описывающих независимые события. Нельзя сказать, что теория искрового разряда в многоэлектродных системах доведена до сколько-нибудь законченного состояния. Но уже то, что сделано сегодня в экспериментальном и теоретическом планах, позволяет сформировать представления о механизме ориентировки молнии и разрабатывать инженерные методы оценки надежности действия молниеотводов различной высоты (см. гл. 5).
Исследования многоэлектродных систем важны и для решения проблемы активных воздействий на молнию. Правильнее всего было бы отложить упоминание о них до специальных глав книги. Но до этих глав доберутся профессионалы или те, кто намерен ими стать. Как раз не они, а дилетанты стремятся изобретать новые типы молниеотводов. В их распоряжении полный набор современных средств: лазеры, плазменные струи, коронирующие электроды для перезарядки облаков, источники радиоактивного излучения, высоковольтные генераторы, стимулирующие старт встречных лидеров и т.п. То, что проблема управления траекторией молнии не безнадежна, следует из лабораторных модельных исследований с искровыми каналами многометровой длины. Эти исследования и следствия из них еще будут анализироваться в этой книге. Нет смысла предвосхищать их в ознакомительной главе. Но от нескольких предварительных замечаний, адресованных любителям изобретать молниеотводы, удержаться трудно. В самом начале главы, поясняя лидерный механизм, мы обращали внимание на то, что головка канала молнии сама несет сильное электрическое поле, достаточное для очень интенсивной ионизации. Непосредственное воздействие на это поле затруднительно. Пришлось бы создавать заряженные области, сопоставимые по плотности и количеству зарядов с зоной в ближайшей окрестности головки. Предварительная ионизация воздуха радиоактивным излучением мало пригодна для такой цели. Слабая проводимость воздуха после радиоактивной обработки тоже мало что значит. Начальная плотность электронов за фронтом волны ионизации в лидерном процессе очень высока, а в окончательно «готовом» канале, — по крайней мере, на порядок выше. Такие и даже на порядки меньшие плотности на расстояниях в десятки метров от источника недоступны радиоактивному излучению, которое при всем при том должно быть безопасным для окружающих. То же можно сказать и о постепенном накоплении заряда благодаря слабому длительному коронированию специальных электродов (к тому же полярность молний может быть разной и заранее неизвестно, какой заряд нагнетать в атмосферу). Генерирование плазмы — это иное дело. В принципе возможно создать плазменный канал, соизмеримый с высотой молниеотвода, и тем самым нарастить металлический стержень. Роль источника плазмы мог бы выполнить, например, мощный лазер. Ясно только, что это будет импульсный источник, а созданная им плазма короткоживущей. Ее нужно создать не рано и не поздно, а точно на подходе лидера молнии к зоне опасной близости с защищаемым объектом. Так рождается новая задача синхронизации импульсного лазера с развитием молнии, переводящая проблему надежности молниезащиты в иную и отнюдь не легкую для решения плоскость. Наконец, не следует забывать о многокомпонентных молниях. Как уже отмечалось, таких — большинство. Примерно у половины из них часть последующих компонентов не идут по следу первого. Фактически, это новые молнии и для них нужно заново производить управляющее воздействие. Подготовить лазерный источник к новому циклу за сотые доли секунды хотя и возможно, но технически трудно. По объему затрат такой молниеотвод обещает быть золотым. Запугивать изобретателей не входило в нашу задачу, но остудить излишний пыл хотелось бы.
<< Прорыв токов
Следующая >>
