Gra ių asmingų uman mų, sti ys štvermės N ujaisiais 2009 ... - NETA

14
Elektros Erdvës
Artėjant laiptuotam lyderiui prie Žemės,
indukuotų krūvių koncentracija ir
elektrinio lauko stipris žemės paviršiuje
arba paaukštintoje vietoje didėja ir susidaro
priešpriešinis lyderis, kuris juda
nuo aukščiausių Žemės taškų laiptuoto
lyderio link. Abu lyderiai susijungdami
(tai įvyksta paprastai arti Žemės) sudaro
pagrindinio (žaibo) išlydžio kanalą.
Taigi, kai lyderis pasiekia Žemę, pats
žaibas prasideda nuo Žemės.
Šioje stadijoje neutralizuojami krūviai,
kanalu nuteka stipri elektros srovė,
įkaitindama kanalą iki 20 000-30 000o
C. Proceso greitis sudaro 0,05–0,5
šviesos greičio.
Paskui tuo pačiu kanalu leidžiasi antras
lyderis (jau be sustojimų). Po pagrindinio
einantys vėlesni išlydžių impulsai
paprastai susidaro po 0,03–0,05 s, jau
turintys staiga susiformavusius lyderius.
Pakartotinių išlydžio impulsų per
1 sekundę būna nuo 2–3 iki 10, labai
retai daugiau.
Visi minėti reiškiniai vyksta per labai
trumpą laiką, žaibas vidutiniškai tetrunka
nuo 0,5 iki 1 s.
Jeigu žaibo išlydis pasiekia ne Žemę,
o kokį nors objektą, esantį ant Žemės
paviršiaus, tai lyderis pasirenka trumpiausią
kelią, kurį dar sutrumpina virš
objekto susidaręs Žemės potencialo
lyderis. Kuo objektas smailesnis, tuo
plonesnis, bet ilgesnis susidaro nuo
objekto sklindantis lyderis.
Perėjimą iš lyderio stadijos prie pagrindinio
išlydžio galima imituoti vertikalaus
įkrauto laido sujungimu su
Žeme (2 pav.).
2 pav. Įkrauto vertikalaus laidininko
sujungimas su Žeme
Jeigu laidas su Žeme užtrumpinamas
per tam tikrą varžą, srovė laidininke gali
būti apskaičiuota pagal formulę:
pe r k ū n i j o s l i e t u v o j e d a ž n i a u s i a i
s u s i f o r m u o j a l ė t a i i š p i e t ų j u d a n č i ų
frontų kamuoliniuose lietaus debesyse.
V i d u t i n i s d i e n ų s u p e r k ū n i j o m i s s k a i č i u s
lietuvoje yra 19–30 (kai kada siekia 40)
Čia σ – krūvio tankis;
υ – bangos judėjimo greitis;
Z – žaibo kanalo banginė varža;
Rįž – įžeminimo varža.
Matome, kad žaibo srovės stipris turi
priklausyti nuo varžos žaibo smūgio
vietoje, t. y. nuo objekto įžeminimo varžos.
Jeigu įžeminimo varža sudarytų iki
60 Ω, tai jos įtaka srovės stipriui būtų
nedidelė ir žaibą būtų galima nagrinėti
kaip srovės šaltinį.
Labai dažnai žaibo išlydžio vietai turi
įtakos požeminės vandens srovės,
stati niai, stovintys atvirose vietose ar
aukštumose, bei medžiai.
Pagrindiniai žaibo parametrai yra srovės
impulso amplitudė, siekianti iki 400
kA (su 50 proc. vidutine 25–35 kA srovės
amplitude), įtampa, siekianti kelis
mln. voltų, srovės bangos fronto trukmė
1,5–10,0 μs, viso srovės impulso
trukmė 20–100 μs. Žaibo parametrus
būtina žinoti atliekant neigiamų žaibo
padarinių skaičiavimus, tarp jų apsaugos
priemonių nuo elektromagnetinių
poveikių normavimą.
Dėl žaibo susidarantiems mechaniniams
ir terminiams poveikiams nagrinėti
naudojama didžiausia impulsinė žaibo
srovė, visas žaibo krūvis Qž, vieno
impulso krūvis Qimp ir savitoji energija.
Didžiausios šių dydžių reikšmės pastebimos
esant teigiamiems žaibams.
Indukcinių viršįtampių sukelti pažeidimai
priklauso nuo vidutinio bangos fronto
statumo. Didžiausias bangos fronto
statumas pastebimas esant neigiamiems
žaibams.
Žaibą gali sukelti ir ugnikalnio išsiveržimas,
žemės drebėjimas, branduolinis
sprogimas.
Būtina pastebėti, kad fizikiniai vyksmai,
lemiantys žaibo atsiradimą, yra
sudėtingi ir tebekelia nemažai mokslinių
debatų. Iki šiol yra daug mįslių
ir neatsakytų klausimų. Sisteminius
mokslinius tyrinėjimus apsunkina tai,
kad neįmanoma tiksliai iš anksto numatyti,
kur ir kada kirs žaibas.
Ateities žaibolaidžiai
Žaibolaidis buvo sukurtas XVIII a. antrojoje
pusėje. Vėliau, maždaug kas 3–5
metai, gimdavo išradimai ir racionalūs
siūlymai naudojamiems žaibolaidžiams
tobulinti. Galimybė kurti dirbtinį žaibą,
kurio atsiradimo laikas ir vieta yra tiksliai
žinomi, yra neįkainojama moksliniu
ir praktiniu požiūriu. Šiuolaikinė aparatūra
gali nuosekliai fiksuoti įvairius
parametrus (elektrinio lauko bei srovės
stiprio kitimą, oro jonizaciją, chemines
reakcijas ir kt.) ir taip atkurti visą žaibo
plėtros procesą. Tai, savo ruožtu,
leidžia kurti ir tobulinti fizikinius žaibo
radimosi modelius, atskleisti naujus,
nepastebėtus dėsningumus.
Vandens čiurkšlės žaibolaidis
Prieš keletą metų kompanijos „Bolt
Blocker“ (San Diego, Californija) įkūrėjas
Dugas Palmeris (Doug Palmer)
pasiūlė iš principo naują kovos su
žaibais būdą: vandens čiurkšlę, kuri
turėtų veikti kaip žaibolaidis, nukreipti
į audros debesis. Tokioje vandens patrankoje
galėtų būti naudojamas valgomosios
druskos tirpalas su skystųjų
polimerų priedais. Druska padidintų
vandens elektrinį laidumą, o polimerai
atliktų rišamąją funkciją – neleistų
čiurkšlei išplisti į atskirus lašus. Tokios
čiurkšlės skersmuo būtų apie 1 cm, o
maksimalus aukštis galėtų siekti 300
m. Sukurtą ir išbandytą tokio pobūdžio
žaibolaidį pirmiausia tikimasi pritaikyti
sporto ir vaikų žaidimo aikštelių apsaugai.
Vandens čiurkšlė būtų įjungiama
automatiškai – kai saugomos aplinkos
oro įsielektrinimo laipsnis būtų pakankamai
aukštas ir žaibo tikimybė maksimali.
Reikalingą informaciją paleidimo
sistemai apie aplinkos elektrosaugos
parametrus tiektų specialūs davikliai.
Išlydžio srovė tekėtų vandens čiurkšle
ir būtų įžeminama specialiame antžeminiame
įrenginyje.
Atmosferinių reiškinių specialisto Čarlzo
Mūro (Charles Moor, New Mexico
Institute of Mining and Technology in
Socorro) nuomone, šaunančiosios
vandens čiurkšlės naudojimas nėra
absurdiška idėja, kaip gali pasirodyti
skeptikams: dar 7-ajame dešimtmetyje
JAV Karinis jūrų laivynas atliko panašius
eksperimentus. Jų metu į audros
debesis buvo iššaunama raketa su
pritvirtinta prie jos varine viela, kuria
turėdavo nutekėti susikaupęs krūvis.