Исследование физико-статистических параметров молний различных типов

• Автор: Думаева, Ляна Владимировна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ

ЭЛЕКТРИЗАЦИИ ОБЛАКОВ И РАЗРЯДОВ МОЛНИИ

1.1. Развитие конвективных облаков

1.2. Молния и конвективные облака

1.3. Токи разрядов молний

1.4. Факторы воздействия грозовых явлений на объекты жизнедеятельности человека

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПАРАМЕТРОВ МОЛНИЕВЫХ РАЗРЯДОВ

2.1. Аппаратно-программный комплекс для измерения и передачи параметров молниевых разрядов на базе сети грозорегистраторов Ь88
2.2 Экспериментальные данные параметров молний и методы
их анализа
2.3 Определение параметров молниевых разрядов с
использованием грозорегистратора ЬБ 8
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МОЛНИЕВЫХ
РАЗРЯДОВ
3.1 Определение динамических характеристик токов молниевых разрядов
3.2 Исследование ориентации наземных разрядов молний по фотоснимкам
3.3 Защита от молний при проектировании различных объектов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Грозовые процессы во все времена привлекали внимание исследователей в силу их большой важности в жизни человека, многообразия и сложности физических явлений, их определяющих. Большой вклад в развитие теории грозового электричества и разработку ее физических основ внесли ученые ГГО, РГГМУ (ЛГМИ), ВГИ, ЭНИН, ВЭО и др.
В последнее время, с появлением исследовательской аппаратуры нового поколения, в физике грозового электричества наибольший интерес исследователей вызывают инструментальные исследования параметров молний и грозовой активности активно-пассивными радиотехническими средствами, сочетающие с современными информационно-аналитическими средствами. Это связано с возрастанием требований к эффективности защиты объектов жизнедеятельности человека от воздействия грозовых явлений: разрядов молний, повышенных электрических полей, электромагнитного излучения и т.д. В этой связи представляются актуальными исследования, направленные на установление закономерностей формирования грозового электричества, определения основных физико-статистических параметров молний, пространственно-временных вариаций грозовой активности над различными территориями. Для решения практических задач по организации защиты различных объектов от воздействия молний важны для конкретных территорий точные значения токов молний, крутизны токов молний и удельная грозопоражаемость территории молниями. Практическая ценность таких работ вполне очевидна, так как с развитием наукоемких технологий в различных отраслях: авиации, энергетики. Информации и др. растет зависимость эффективности бесперебойной работы современного оборудования от воздействия внешних факторов, обусловленных опасными метеорологическими явлениями. Общетеоретическая значимость исследований в этом направлении заключается в формировании нового взгляда на сущность грозовых явлений, что

позволит углубить знания о них, возможно, перейти на качественно новую ступень их изучения.
Изложенные факты подтверждают актуальность предложенной темы диссертационной работы и позволяют утверждать, что исследования параметров молнии представляют как общенаучный, так и прикладной интерес для решения задач молниезащиты. Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию некоторых из обозначенных выше вопросов грозового электричества.
Работа выполнена в ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» в 2009-2013 годах в соответствии с планами НИОКР и послевузовской подготовки.
Целью работы является экспериментальное и теоретическое исследование физико-статистических параметров молний, характерных для Юга Европейской части России.
Выделены следующие задачи исследования:
1. Систематизировать и проанализировать основные из применяемых в современной метеорологии активно-пассивных радиотехнических средств контроля грозовых явлений и параметров молний.
2.Выполнить анализ суточных и сезонных вариаций грозовой активности на территории Юга Европейской части России на основе инструментальных наблюдений.
3. Провести физико - статистический анализ модели временных изменений токов наземных разрядов молний.
4. Выявить закономерности распределения токов различных типов молний и количественных соотношений между различными характеристиками грозовой активности.
5. Разработать рекомендации по проведению молниезащитных мероприятий различных объектов для территории Северного Кавказа.
6. Исследовать ориентацию каналов наземных молний в атмосфере.

Автор [49] предлагает предотвращать градобитие, а также обеспечить молниезащиту важных наземных объектов могут быть инициированы в грозо -градовых облаках с помощью: плазменных образований, получающихся при подрыве взрывчатых веществ, длинных проводников и летательных аппаратов. Плазменные образования, как и длинные проводники, в электрическом поле грозового облака у своих полюсов, определяемых направлением электрического поля, многократно усиливают это поле, что приводит к возникновению электрических разрядов лидерного типа, способного превратиться в молниевый разряд. Перспективным методом по регулированию процессов облако- и осадкообразования, по мнению автора, является инициирование искусственной молнии отрицательной полярности противоградовой ракетой с проводящей поверхностью, имеющей «хвост» из проводника длиной порядка 5 м и диаметром 3-5 мм.
Следует отметить, что в грозовом облаке достижения электрическим полем критических величин приводит к инициированию молний и резкому изменению поля. При этом изменение электрического поля происходит значительно быстрее, чем перестройка пространственного заряда облака за счет микрофизических процессов. В качестве примера нами выбран временной ход напряженности электрического поля под грозовым облаком (рисунок 9). Как видно из рисунка, при разрядах молнии точки - А, Б, В происходит резкое изменение величины напряженности поля. При этом может иметь место изменение полярности электрического поля (участки ВГ и Д, ЕЖ на рисунке 9). Измерения на рисунке 9 нами выполнены с использованием измерителя электрического поля ЕБМ 550 в г. Нальчике в 2012г.