случаев разряд развивается из области скопления отрицательных зарядов.

Развитие молнии. В средних широтах землю поражают 30-40% общего числа разрядов молнии. Остальные 60-707о составляют разряды между облаками или между разноименно заряженными частями облаков, В экваториальных широтах грозовые облака располагаются выше и доля ударов в землю сокращается до 10-207о.

По мере концентрации в какой-либо части облака зарядов увеличивается напряженность электрического поля в облаке. Когда она достигает критической величины (20-25 кВ/см в зависимости от высоты облака), начинается ионизация воздуха (процесс образования заряженных частиц - электронов и ионов, в результате чего воздух становится электропроводным) и в сторону

земли начинает развиваться разряд. Развитию разряда из области концентрации отрицательных зарядов в сторону земли способствует небольшой положительный заряд, расположенный у основания грозового облака (рис. 3) и усиливающий напряженность электрического поля в этой части облака.

В начальной (лидерной) стадии (рис. 4,а) молния представляет собой относительно медленно (со скоростью в среднем 2-10 .м/с) развивающийся слабо светящийся канал (лидер), окруженный достаточно обширной зоной ионизации. Зона ионизации заполняется зарядамр того же знака, что и заряд облака. Распределенный вдоль канала заряд индуктирует на поверхности земли и на расположенных на ней объектах, например на металлической мачте, заряды другого знака. По мере приближения канала разряда к земле величина индуктированного заряда и напряженность электрического поля на вершине возвышающегося над поверхностью земли объекта возрастают и с него может начать развиваться встречный канал разряда (встречный лидер). Зона ионизации . встречного лидера заполняется зарядами, имеющими знак, обратный знаку зарядов лидера, развивающегося от

Рис. 4. Развитие разряда молнии.

облака. В большинстве случаев (до 90%) заряд облака и лидера имеет отрицательную полярность, а заряд встречного лидера - положительную.

Когда оба канала встречаются (это происходит вблизи земли, если мачта не слишком высока), начинает-ся главная стадия (рис. 4,6) разряда. Во время этой стадии происходит нейтрализация зарядов. Процесс этот распространяется в направлении от земли к облаку со

-Ямп/>итуда mens

молнии

Время

Ли.Верная стадии Рейтрализация

(0,0SS-0,C2c) зарядоВ В облаке

ГлаВтя стадия (8d ЮОмкс)

Рис. 5. Изменение тока молнии во времени.

скоростью порядка 10 м/с и сопровождается сильным свечением канала разряда. По каналу в течение очень короткого времени - до 100 мкс-проходит очень большой ток, разогревающий канал до температуры 20 ООО- 35 ООО "С.

При нагревании канал разряда быстро расширяется, что вызывает распространение в оКружающем воздухе ударной волны, имеющей на своем фронте высокое давление, которая воспринимается как гром.

Часто по одному и тому же каналу происходит несколько разрядов молнии, во время которых разряжаются на землю скопления зарядов, расположенные в разных местах по высоте облака. Это явление воспринимается нами как мерцание молнии. Лишь небольшое количество молний состоит из одного разряда. В большинстве же случаев молния состоит из двух-трех отдельных разрядов. Иногда количество разрядов в одном ударе молнии бывает больше (20-30). Такая многократная молния может длиться до 1 с. В большинстве же случаев длительность удара молнии не превышает 0,1 с.

Характеристики молнии. Стекание за,рядов в зону ионизации встречного лидера, развивающегося с мачты, а также протекание по мачте зарядов, нейтрализующих заряд лидера и облака, образует электрический ток 1*- 7

в ма-чте, который может быть зарегистрирован, например, электронным, осциллографом. Величина этого тока изменяется на разных стадиях разряда, как показано на рис. 5. Во время лиде1рной стадии ток невелик: 10- ШО А. Во время главной стадии за 3-10 мкс величина тока возрастает до нескольких тысяч ампер, затем постепенно падает. На заключительной стадии разряда происходит нейтрализация оставшихся зарядов в облаке, ток в этой стадии опять имеет относительно небольшую величину.

В многократной молнии токи второго и последующих разрядов имеют такой же характер, как и в первом разряде, однако в главной стадии величина тока бывает значительно меньше.

Током молнии обычно называют кратковременное (до 100 мкс) увеличение тока, проходящего во время главной стадии разряда. Наибольшее значение (амплитуда) тока молнии колеблется в широких пределах. Максимальные зарегистрированные а.мплитуды токов молнии составляют 200- 230 кА. Однако молнии с такими токами возникают очень редко. Наи-

а 10 го 3D 40 so во 7о

Процент токоВ молнии, превышающих зпачвиив, указанное ординатой

Рис. 6. Кривая вероятности токов молнии для районов с высотами яад уровнем моря до 500 м.

более часто токи молнии имеют величину порядка 20 кА. Чтобы судить о вероятности возникновения молний с тем или иным гоком, пользуются кривой вероятности токов молнии (рис. 6), построенной по результатам многочисленных измерений. Как видно из этой кривой, токи выше 100 кА возникают всего примерно в 1% разрядов молнии. В расчетах молниезащиты принимают в большинстве случаев амплитуду тока молнии в 150 кА. Такие токи бывают нримерно в 0,3% случаев. Токи с амплитудой 200 кА возникают Крайне редко и по ним рассчитывают мол-ниезашиту только взрывоопасных объектов.

О-бщий заряд, протекающий через канал многократной молнии, наиболее часто составляет, около 10 Кл.