Тема для тех,кто хочет поспорить, помериться

4.1 Электрогеометрический метод расчета числа ударов молнии (к содержанию)

Суть электрогеометрического метода элементарно проста. Принято, что стартовавшая от грозового облака молния движется к земле по произвольной и практически не прогнозируемой траектории. Многочисленные фотографии подтверждают это, а физика длинной искры дает простое и убедительное объяснение наблюдаемому. Среднее электрическое поле в промежутке облако-земля не достигает и 1 кВ/см, что много меньше 30 кВ/см, нужных для ионизации воздуха при нормальных атмосферных условиях. Плазменный канал молнии (нисходящий лидер) растет только благодаря резкому усилению поля у своей головки за счет собственного электрического заряда. Случайные флюктуации этого заряда предопределяют случайные отклонения траектории молнии. На состоянии поверхности земли канал по началу не реагирует. Искажения внешнего поля заземленными сооружениями не простираются далеко вверх; они реально заметны на длине, соизмеримой с высотой объекта.

Положение резко меняется, когда расстояние от головки канала молнии до поверхности земли или наземных объектов сокращается до некоторого критического расстояния dsd, которое называют в английской терминологии striking distance (дословно – ударное расстояние, но в русской литературе часто используют более близкий по смыслу термин “расстояние стягивания”). Теперь путь молнии определен однозначно – она пойдет по кратчайшему расстоянию к земной поверхности или к поверхности наземного объекта. Рис. 8 демонстрирует чисто геометрические построения, которые позволяют определять доли молний, ударивших в землю и перехваченных молниеотводом.

Остается докопаться до электрической сущности методики, которая, если верить названию, должна где-то присутствовать. Как минимум, физика нужна для определения расстояния стягивания и для решения вопроса о строго детерминированной траектории на последнем участке полета молнии. Ни того, ни другого по сути дела в электрогеометрическом метода нет. Его создатели почему-то считали, что расстояние стягивания определяется потенциалом головки канала молнии и средней напряженностью электрического поля, которое нужно в лаборатории для пробоя длинного воздушного промежутка. Частное от деления первого на второе – это и есть расстояние стягивания. Первоначально такое определение могло хотя бы считаться однозначным. В лаборатории для испытаний повсеместно использовался так называемый стандартный грозовой импульс с временем роста на переднем фронте около 1,2 мкс и временем спада до половины амплитудного значения 50 мкс ( условное обозначение - 1,2/50 мкс). При положительной полярности импульса в обследованных промежутках 0,5 – 6 м средняя пробивная напряженность почти не менялась и могла быть принята практически постоянной (около 5 кВ/см). Именно это значение и использовалось для определения расстояния стягивания. На тот “пустяк”, что эксперимент проводился при положительном напряжении, а 90% молний несут отрицательный заряд, внимания не обращалось.

В 60-е годы было обнаружено резкое снижение электрической прочности воздуха при так называемых коммутационных импульсах с временем фронта в сотни микросекунд. Среднее пробивное поле в лаборатории удалось снизить сначала до 3 кВ/см, а потом даже до 1 кВ/м. Соответственно пришлось корректировать и расстояние стягивания. Сегодня в лабораторных условиях наблюдают искровые разряды длиной более 100 м при среднем поле менее 200 В/см. Как быть с расстоянием стягивания теперь, не знает никто.