Диссертация (1149454), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Карта распределения плотности грозовых разрядов на Земле, построенная поданным сети WWLLN (http://webflash.ess.washington.edu/).Авторы [240, 339, 340] объясняют это тем фактом, что при разряде молнии на землю токразряда имеет направление к области с наиболее высоким значением электрическойпроводимости.Электропроводностьгрунтаподдействиемрастущейнапряженностиэлектрического поля во время разряда молнии может в некоторых пределах возрастать [240].Этоприводиткуменьшениюэффективногосопротивлениязаземления.Влияниегеологического структуры подстилающей поверхности, а также рельефа, бывает настолькозначительным, что молния минует возвышающиеся над местностью объекты и ударяетнепосредственно в области с наиболее высокой электрической проводимостью грунтов.Основываясьнаэтомсвойствемолниипоражатьместасвысокойэлектрическойпроводимостью, предпринимались попытки изучения геологической структуры местности [45].Первые наблюдения за грозовой активностью на территории Северо-Востока Сибири (втом числе и Якутии) проводились в 19 веке с 1844 г.
Результаты этих наблюдений приводятся вработах Миддендорффа (1844-1846 гг.) [147] и Маака (1862-1873 гг.) [303]. Наблюденияпроводились исключительно визуально по причине отсутствия в пунктах приборов длярегистрации атмосферного электричества. В работе Маака было отмечено, что c увеличениемшироты грозовая активность была все еще достаточно высокой, что входило в противоречие с22оценкой Араго [7], который принимал 70º с.ш.
за северный предел грозовой активности. Сдругой стороны, наблюдения Маака подтвердили выводы Бэра [12, 296], который, основываясьна многочисленных метеорологических наблюдениях в полярных странах, пришел к выводу,что и северней 70º с.ш. грозы не являются исключительно редким явлением. Среднее числодней с грозой, приводимое Мааком [303], лежит в пределах от 17,8 (в южных районах Якутии)до 0,4 (в северных районах).
Результаты наблюдений за 1862-1873 гг. представлены в таблице1.1.По экспериментальным данным, полученным в период 1931-1950 гг., в работе [352]сообщается, что годовое число дней с грозой на территории Якутии колеблется в широкихпределах: от 0,1 на севере до 20 в южных районах.
В таблице 1.2 представлены данные по числудней с грозой с 1931 по 1950 гг. по данным метеорологических станций на Дальнем Востоке[352]. Распределение числа дней с грозой по территории неравномерно и объясняется такжеразными физико-географическими условиями и неоднородностью подстилающей поверхности[264, 280, 308, 352]. В работе [264] отмечается, что в дневное время суток количество грозбольше на Среднесибирском плато и в предгорьях на востоке, чем в Центральной якутскойнизменности на тех же широтах.Первые инструментальные измерения числа молниевых разрядов были проведены внескольких пунктах Якутии (и Прибайкалье) Филипповым [351] в 1970-1971 гг.
Для измерениячисла разрядов им были использованы счетчики грозовых разрядов, которые были изготовленыв Иркутском университете. Количество пунктов, в которых проводились измерения, 7 (в 1970г.) и 10 (в 1971 г.). Все пункты были оснащены широкополосными (радиус действия до 300 км)и узкополосными (радиус действия до 50 км) счетчиками.
Прием сигналов от молнийосуществлялся на вертикальную антенну. Список пунктов наблюдений и результатырегистрации представлены в таблицах 1.3 и 1.4.В работе [352] выделяется три области с частой повторяемостью гроз:1.Южная горная часть Якутии. Годовое число дней с грозой составляет 18-19.2.Верхоянский хребет. Годовое число дней с грозой составляет 9-12.
Причиной,по мнению автора, является динамическая турбулентность, которая возникает припереваливании воздушных масс через хребет.3.Юго-восточная горная часть Якутии. Годовое число дней с грозой составляет7-10.Таким образом, максимум грозовой активности в Якутии соответствует лишь среднему уровнюгрозовой деятельности в Красноярском крае и Иркутской области [352].23Таблица 1.1. Число дней с грозой по наблюдениям в 1862-1873 гг. [303]. Координаты пунктовприводятся из этого же источника.Пункт наблюденияСреднее число гроз вгодНелькан (5739’ с.ш., 15351’в.д.)17,8Киренск (5746’ с.ш., 12546’в.д.)17,2Вознесенский прииск (5846’ с.ш., 1330’в.д.)13,2Мачинская резиденция (5955’ с.ш., 13522’в.д.)8,6Усть-куручанская резиденция8,6(5955’10’’ с.ш., 13522 13’в.д.)Олекминск (6022’ с.ш., 13820’в.д.)6,5Якутск (622’ с.ш., 14725’в.д.)3,3Кемпендяйский соляной ключ (625’ с.ш., 13427’в.д.)3,2Вилюйск (6345’ с.ш., 13915’в.д.)1,6Среднеколымск (6710’ с.ш., 17449’в.д.)0,5Верхоянск (6733’ с.ш., 15130’в.д.)0,4Таблица 1.2.
Число дней с грозой с 1931 по 1950 гг. по данным метеорологических станций наДальнем Востоке [352].Пункт наблюденияСреднее число дней с грозойКюсюр4,4Тикси2,3Верхоянск5,9Казачье1,6Шалаурова, мыс0,6Среднеколымск3,0Витим18,3Нюя15,6Олекминск13,5Вилюйск8,4Исит12,5Алдан15,624Томмот12,7Сангар8,6Покровск12,4Якутск12,1Амга8,6Чурапча10,6Усть-Мая10,8Оймякон9,4Арка4,6Охотск1,8№ прибораТаблица 1.3.
Результаты регистрации числа разрядов в Прибайкалье и Якутии в 1970 г. [351].Частота,Rэф,кГцкм17-192СтанцияЧисло разрядов в месяцЧисло(в тысячах)разрядов на 1VIVIIVIIIкм2 в год503,212,541,220,957-62454,233,41,421,4357-6215-0,790,221,442-2030035,4669,7128,70,51Перевал5Кырен17-1945-7,663,461,76Коты17-19503,103,272,611,157-62454,252,331,951,357-62503,59,81,91,92-20300164,0417,01052,457-625011,34,31,52,22-20300278,0308,0792,478Якутск910Чернышевский1112Усть-Ордынский17-19452,42,831,321,013Нижнеудинск2-2030068,5203,386,41,325Таблица 1.4. Результаты регистрации числа грозовых разрядов в 1971 г. [351]Частота,Rэф,Число разрядов в месяцЧислокГцкм(в тысячах)разрядов на 1VIIVIIIкм2 в год№ прибораVI1Якутск57-62500,685,40,71,121-2030089,6117,078,62,230,1-3180,010,490,050,557-62503,610,01,72,052-20300178,0274,0173,02,260,1-3180,183,760,384,257-62509,207,21,32,282-20300111,0102,064,02,490,1-3180,730,470,291,547ЧернышевскийАлдан10Томмот0,1-3180,530,520,11,111Чульман0,1-3181,060,70,061,812Табага0,1-3180,030,460,190,713Ленск0,1-3180,190,060,130,42-20300123,0143,094,02,457-62503,912,01,91,2162-20300139,095,0115,01,2170,1-3180,260,230,051,01415Коты18Кырен57-62505,914,575,02,019Усть-Ордынский57-525013,84,73,92,8Тем не менее, учитывая сильную континентальность климата Якутии, автор приходит квыводу, что грозовая активность здесь высокая.Первое пространственное распределение плотности грозовых разрядов, полученное спомощью однопунктового грозопеленгатора-дальномера для территории Якутии [280],показано на рисунке 1.8.
При построении рисунка 1.8 бралось общее количество разрядов,зарегистрированных на данном квадратном километре за общее время наблюдений в часах, иделилось на количество часов наблюдений.Как показано в работе [280], в течение периода наблюдений (1993-2003 гг.)26существовали два основных грозовых очага на территории Якутии. Первый очаг занимаеттерриторию Алданского нагорья. Второй мощный очаг приходится на Приленское плато кзападу от Якутска в юго-восточной части Среднесибирского плоскогорья (западная половинамеждуречья Лены, Вилюя и Нижней Тунгуски).
Очаги устойчиво наблюдаются и имеюттенденцию несколько смещаться в пространстве от года к году [251, 277, 281].Дополнительные очаги грозовой активности наблюдаются к северу от Якутска впредгорьях Верхоянского хребта (около устья Алдана) и на северо-востоке от Якутска впредгорьях хребта Сунтар-ХаятаРисунок 1.8.
Пространственное распределение плотности грозовых разрядов (умножитьна 10-5 разрядов на кв. км в час) по результатам наблюдений в Якутии в 1993-2003 гг.[280]Типичный молниевый разряд переносит из облака к земле отрицательный заряд [357].Довольно редко наблюдаются молниевые разряды, переносящие положительный заряд, такназываемые «положительные» разряды [181]. По оценке, приводимой в работах [27, 162, 163],положительные разряды составляют всего 10% от общего количества молний облако-земля.Еще меньшую оценку дает Ишикава [99], он определил, что доля положительных разрядов наземлю составляет менее 4% и менее 1% вообще всех молниевых разрядов (включаямежоблачные и внутриоблачные). Обычно положительный молниевый разряд не имеет27повторных ударов [113] и развивается от верхней части облака, содержащей положительныйзаряд, к земле [108, 181].Для положительных разрядов характерны исключительно большие токи - до1,8*105 А и большой перенос заряда - до 300 Кл на один разряд [355, 357].
В работе [339], повидимому впервые, отмечен тот факт, что поражаемость объектов молнией зависит от того,какой заряд переносит молниевый разряд – положительный или отрицательный. Сделан вывод,чтонаибольшуюопасностьпредставляютположительныеразряды.Нориндер[321],основываясь на лабораторных экспериментах, приходит к выводу, что положительные молниидолжны предпочтительно поражать места с хорошей проводимостью, в то время какотрицательные разряды могут поражать как хорошо проводящую область, так и не очень.Поэтому можно заключить, что частота наблюдаемых положительных разрядов на землюопределяется в большей степени электрической проводимостью грунта.Следует отметить, что не случайно наибольший интерес вызывают районы повышеннойчастоты положительных разрядов «облако-земля», так как именно с положительнымиразрядами в настоящее время связывают появление высотных разрядов облако-ионосфера(спрайты, джеты, гало и т.д.) [38, 72, 192].
На рисунке 1.9 из работы [13] показано соответствиенаблюдаемого электромагнитного сигнала положительного молниевого разряда оптическомусвечению над грозовым облаком (спрайтом).Проявление красного излучения на высоте 40-90 км над землей после наземного разрядамолнии – спрайта, является оптическим следствием разряда, происходящего в пространствемежду облаком и нижними слоями ионосферы [193].
Помимо спрайтов оптические явления отвысотных разрядов, именуемые люминесцентными переходными событиями – TransientLuminous Events (TLE), представлены синими джетами (Blue Jet), эльфами (ELVE), гало(HALO) и т.д. Все они классифицированы по различным цветам свечения, форме, длительностии т.д. [210].
Классифицированные к настоящему времени разновидности высотных разрядовпредставлены на рисунке 1.10 из работы [133]. Изучение таких разрядов представляется весьмаактуальным, так как такие высотные разряды играют большую роль в процессах, происходящихв глобальной электрической цепи, и химическом составе атмосферы.Первые предположения о существовании разрядов, происходящих между верхнейчастью грозового облака и ионосферой, неоднократно высказывались разными авторами [23,92, 135, 169, 222], начиная с 1926 г. Проводя электрические измерения, Малан и Шонланд [136]получили некоторые указания на такие разряды. В то же время, Гиш [198] и Стерджис [105] необнаружили никаких признаков, указывающих на изменения электропроводности в области надгрозовым облаком, какое должно наблюдаться во время таких разрядов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
