Какво представляват пренапреженията на мълниите и защо се появяват Как влияе стойността на заземяването на опората

Характеристики на гръмотевичната активност и параметрите на мълнията

За да се предскаже атмосферното пренапрежение и да се направи разумен избор на защитно оборудване, е необходимо да има информация в две посоки:

- за възможния брой мълнии в защитеното оборудване или близо до него;

- за токове в мълниеразряд.

Първият въпрос се решава чрез анализ на дългосрочните метеорологични наблюдения и използване на средните характеристики на гръмотевичната активност. Вторият въпрос е по-сложен поради сложността на директните измервания на токове в разряд на мълния, но многобройни проучвания в тази посока позволяват да се получат приемливи статистически данни за параметрите на разрядите на мълнията.

Светкавица е електрически разряд между космическия заряд в облак и земята (земни разряди) или между две заредени области (междуоблачни и вътреоблачни разряди). Светкавицата се предшества от процес на разделяне и натрупванеелектрически заряди в облаци, възникващи поради мощни възходящи въздушни течения и интензивна кондензация на водни пари в тях. Възходящите токове са резултат от нагряване на повърхностните слоеве въздух, който става по-лек от по-студените слоеве. При възходящия поток въздухът се охлажда и на определена височина температурата му достига стойност, при която се образуват наситени водни пари. Кондензацията е придружена от отделяне на топлина, което стимулира по-нататъшното напредване на въздушния поток до височина около 6 - 8 km с образуването на мощен купест облак.

Има три характерни етапа в развитието на гръмотевична облачност:

- зародиш с нарастване на облака (10 - 15 минути);

- зрял етап с интензивни валежи, придружени от студени потоци и резки пориви на вятъра (15 - 30 мин);

- облачно разпадане в края на възходящия и низходящия въздушен поток и постепенно валежи (около 30 минути).

Като цяло гръмотевичната активност се определя от процеси в редица отделни гръмотевични клетки. Когато студен атмосферен фронт премине с рязък спад на температурата на въздуха, такива процеси могат да продължат до няколко часа.

Първоначалният спусък за електрификация гръмотевичен облак се счита за наличие на електрическо поле в атмосферата на хубаво време поради заряда на земно-йоносферния кондензатор (Фигура 12.2) със сила около 100 V/m.

Фигура: 12.2. Електрическо поле в атмосферата при хубаво време

Водните капчици в облак в електрическото поле на атмосферата се превръщат в електрически диполи с положителен заряд на дъното. Капките, движещи се надолу, отблъскват положителните йони и улавят отрицателните, придобивайки излишен отрицателен заряд; по същия начин капчиците, движещи се нагоре, стават положителни. Капките, движещи се нагоре, замръзват при температура значително под 0 ° C (при рязко преохлаждане замръзването настъпва при температура около -18 ° C). Когато капчицата рязко замръзне, тя се разпада, разделяйки се на малки парчета лед, които носят положителния заряд на височина 10 - 12 км. В резултат на това гръмотевичен облак е дипол със среден заряд от 25 C. Центърът на отрицателния заряд е разположен на височина от около 5 км над земята (фиг. 12.3) и по-голямата част от земната мълния (около 90%) прехвърля отрицателен заряд на земята, презареждайки кондензатора земно-йоносферен. В средните ширини на Земята изхвърлянията в земята представляват 30.40% от всички мълнии, останалите зауствания са междуоблачни и вътреоблачни.

Фигура: 12.3. Образуване на заредени региони в гръмотевичен облак

Преди удар от мълния потенциалът на централната част на отрицателния заряд е 50.100 MV и средната сила на полето под облака не е висока, само 100.200 V/cm, но близо до центъра на заряда, силата на полето достига 20.24 kV/cm, което е достатъчно за започване на йонизация. Развитието на земния мълниеразряд обикновено започва от облак, докато клоновете на канала са насочени надолу. Светкавица нагоре се наблюдава само на много високи предмети или в планински райони.