5. Радіолокаційне виявлення каналів блискавок

В процесі грозового розряду, який супроводжується блискавкою, в атмосфері утворюється іонізований канал. Цей канал характеризується великим градієнтом коефіцієнта заломлення на межах, високою концентрацією іонів та вільних електронів і є тому інтенсивно відбиваючою радіолокаційною ціллю.

При визначенні ЕПР блискавичних каналів їх апроксимують циліндром довжиною , для якого ЕПР може бути представлена формулами:

, (6.5)

для великого радіуса розрізу і

(6.6)

для .

Коефіцієнт відбиття по потужності визначається за формулами Френеля і для нормального падіння хвилі без врахування поглинання складає

,

де

- показник заломлення іонізованого повітря, виражений через провідність середовища , довжину хвилі , швидкість світла , діелектричну проникність .

Провідність іонізованого середовища визначається виразом

і залежить від середньої концентрації електронів , заряду електрона , його маси , кутової частоти падаючої хвилі , кутової частоти зіткнення електронів . Середня концентрація електронів і кутова частота зіткнення електронів в каналі блискавки визначаються залежностями

, ,

де - радіус каналу блискавки, м;

- струм розряду блискавки, А;

- напруженість електромагнітного поля, В;

- рухомість електронів, м/с;

- тиск повітря, Па.

Рухомість електронів може бути визначена у відповідності з виразом

де - радіус зіткнення електронів, см;

- температура в каналі блискавки, К;

- відносна частина енергії, що втрачається електроном при зіткненні;

- тиск, Па.

З припиненням блискавного розряду концентрація вільних електронів в іонізованому каналі зменшується за законом

,

де - початкова концентрація електронів,

- коефіцієнт рекомбінації.

В грозовій хмарі концентрація електронів може змінюватися від до ел/см ³ . При спостереженні луно-сигналів блискавок від 1 до 5 с коефіцієнт рекомбінації змінюється від до см ³ /ел · с. Радіус блискавного каналу складає приблизно м, а довжину каналу беруть порядку 1 км.

Контрольні запитання:

1. Що є основною умовою грозової діяльності ?

2. Які грози відносяться до фронтальних ?

3. В чому полягає механізм грозової діяльності ?

4. Які стадії у своєму розвитку проходять купчасто-дощові хмари ?

5. Яка електрична структура грозової хмари ?

6. Який спектр має атмосферик ?

7. За яким законом відбувається розподіл розрядів в окремій грозі ?

8. Яка вертикальна протяжність грозової хмари ?

9. Як змінюється радіолокаційна відбиваність з висотою в грозових осередках ?

10. Що таке комплексний критерій грозонебезпечності дощових і грозових хмар і чому він дорівнює ?

11. В чому полягає суть амплітудного методу вимірювання дальності грозових розрядів ?

12. Як робиться радіолокаційне виявлення каналів блискавок ?

Література

1. Корбан В.Х. Поляризаційна селекція хмар і опадів. – Монографія. Одеса, 2005.- 250 с.

2. Павлов Н.Ф. Аэрология, радиометеорология и техника безопасности. – Л.:Гидрометеоиздат, 1980. – 432 с.

3. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. – Л.:Гидрометеоиздат, 1966. – 350 с.

208