4 Молния. Общие положения

 

4.1 Природа и поведение молнии

В образовании молний одну из ключевых ролей играют высокоэнергетические заряженные частицы космических лучей, которые производят колонную ионизацию воздуха. При наличии в грозовом облаке достаточно сильного электрического поля ~ 3 кВ/см в ионизованных следах этих частиц происходит электрический пробой воздуха и следы становятся электропроводящими. Через систему следов, обладающую минимальным сопротивлением, проходит лидер, или предзаряд молнии. За ним немедленно следует возвратный удар - основной молниевый разряд, который переносит отрицательный, реже положительный, заряд из облака на землю или с поверхности земли в облако.

Молния обладает мощным поражающим фактором, в результате которого разрушаются здания и гибнут люди и животные.

Характеристики молнии включают уровни токов, достигающих 400 кА с 50% средним значением около 25 кА, температуры до 15000°С и напряжений в сотни миллионов вольт. Около 10 внутриоблачных молний приходится на одну молнию между облаком и землёй. Глобально, около 2000 происходящих гроз вызывают около 50-100 разрядов на землю каждую секунду. Молния - это явление, которое поддерживает электрический баланс земли. По современным представлениям процесс развития молнии между облаком и землёй является процессом развития канала плазмы нисходящего лидера (стрелы), продвигающегося ступенями от грозового облака к земле. Расположенные на земле наружные терминалы как изгороди, деревья, трава, углы зданий, люди, громоотводы, столбы электропередач и т.д. вызывают разную степень индукционной электрической активности. При напряжении электрического пробоя на этих терминалах могут формироваться восходящие стримеры. При усиливающемся электрическом поле некоторые нисходящие лидеры придут в контакт с восходящими стримерами. В результате этого контакта происходит молниевый разряд на землю, обычно с серией последующих возвратных ударов.

Абсолютная защита от молнии может существовать только в полностью замкнутой и толстостенной клетке Фарадея и то только гипотегически, да и к тому же такое решение в большинстве случаев непрактично.

Предотвратить возникновение молнии в настоящее время не представляется возможным.

Около 40 % молний на землю раздваиваются, то есть имеют два или более каналов на землю одновременно. Радиальные горизонтальные дуговые разряды длинной более 20 метров от базовой точки контакта молнии с землёй увеличивают размеры зоны повреждения.

Когда молния поражает объект или сооружение, ток возвратного удара разветвляется между всеми параллельными цепями, существующими между точкой контакта и землёй. Разделение тока происходит обратно пропорционально импедансу соответствующей цепи Z:

 

Z = (R²+(X_C - X_L)²)¹/₂                                                                                                  (1)

где R - активное сопротивление цепи,

X_L - реактивное (индуктивное) сопротивление цепи,

Х_С - реактивное (емкостное) сопротивление цепи,

 

поэтому в этой части они не рассматриваются. Механические эффекты тесно связаны с термическими и электродинамическими. Остальные эффекты не имеют существенного влияния на конструкцию зданий и сооружений.

 

Далее в оригинале текст отсутствует