Рис. 1.17. Сти.пизоваиные осциллограммы полного из.менения напряженности электрического и магнитного поля у поверхности земли во время грозового разряда на расстоянии 1 км от канала отрицательной молнии без электрического

ноля предразряда

10 10

/ 10 10 10 f, иГц

Рис. 1.18. Общий спектр грозовых помех, приведенный к

расстоянию 10 км нитных полей и их амплитудных в пределах до 10 км.

нию пространстве ЭМП будут соответствовать этим трем стадиям, которые будут сменять во времени друг друга. Поэтому полная ГЭМО будет определяться суммарным изменением электрических и магнитных полей в течение всего грозового разряда (рис. 1.17).

На рис. 1.18 приведен общий спектр для всех возможных источников грозовых помех независимо от происхождения (лидериый разряд, обратный удар и внутриоблачпый разряд).

Наибольшее электромагнитное влияние на функционирование РЭС молния оказывает в стадии обратного разряда. При инженерных расчетах допустимо использовать приведенные в табл. 1.12 аппроксимации временных изменений напряженности э.11ектрических и маг-характеристик ГЭМО ближней зоны изления

Токи молнии в земле

Электрические свойства земли определяются способностью почвы проводить электрический ток. Основными параметрами земли являются: удельное электри-

X R Е X

н о Cl. cj

с a:

es с с:

в; rt 5

<

5 ~и

га 2

см

CD

I! I

Л со

S СЗ

=: Cs

- Он

а. 3-

0 =1

5 го о и

а га ь гт о га о ас S га aq

с; 5

ВС I

с Q О, си S

га га о, 35

чеекое согротивленпе 3ei земли Оа=1/р , См/н);

i Рз, Ом-м (удельная электрическая проводив \ проницаемость земли вз, Ф/м;

я гровяцаемость земли jtj. Гв/м,

мость земли (почвы) вблизи ее иоверхности 10-*. 5 См/м. но обычно хврактеристпкп почвы типа суглинков и имеют проводимость от Ю-з до Ю- Ом/м (табл. 1.13). Проводи!

Проводи-1 пределах

Таблица 1.13 дел1

эавнс1гг от ее состава, содержания влаги, количества растворенных солеи, температуры.

Почвы, содержащие большое количество растворенных солей, имеют большую проводимость, чем неэасолоненные почвы. Поскольку многие растворимые соли до некоторой степени гигроскопичны, почны. ссдержвщие такие соли, обычно сохраняют свою проводимость даже в сухих районах или во время продолжительных засух.

Обычно значения удельной проводимости и удельного электрического сопро--синленни земли приводятся при нор шлы(dй температуре (18Х). Однако б( многих слугаях температурным факта ром нельзя пренебрегать, а в опреде ленных условиях (ниже точки эамсрза ния) он приобретает ре1иающее эваче ние. В связи с увеличением нодв1гжно-сти ионов при повышении температур сопротивление ночны падает. Эта завп симостъ аналитически определяется i.k

p,. = ,.;li+a{--i8-)l. (1-23.

где р, -удельное злекгрцческое со противление почвы при данной темпера lype ГС; pib -удельное электрическо сопротивление почвы при температу! г электропроводности, в диапазоне темш е 0.026.

Рис. I.IS. Удельна мелкозернистой (/) и крулнозепнн-стой (2) каменистых почн при про-ыерэаннн

!8°С; п -температурный кoэффщиe ратур 18 . БОС, принимающий значен

Если почва промерзает, ее проводимость резко Диэлектрическая проницаемость з ляется ве.1Ичиной шшплекспой:

(рнс. 1.19). общем случае i

сз = 8 -бз , (1.24)

где я%х-действителышя сост8Б.7яющаи диэлектрической проницаемости земли, определяемая зкснериментально. Ф/н; ез =/0:,/(и -мнимая составляющая, Ф/и.

Относительная диэлектрическая проницаемость земли (е=Сад/ео) зависит от входашл;; в состав почвы элементов, ее влажности и температуры. Значения ее колеблются от 3 до 15 (табл. 1.14), а для пресной и морской воды нормальными Являются значения, приближающиеся к 80.

Отиосите.ньнан днадектр11ческая проницаемость мало завггсвт от частоты и, как удельная проводимость е. снижается при промерзании почвы. Для типня-иых почв с понижением температуры происходит снижение относительной ди-эаекгричесхой прошщаемости, в среднем в 3 раза при достижении температуры

Таблица 1.14. Действительная и мнимая составлт

су1э!1 (песок, гористая неотЕосЫ В.чаживв (волото. лес. Kj-nbthbhpoeai

(5,4. . IM-I04 {1,Я *t)-llH (1.8...7.S)-10r

(2.7... B.6).10S .. 3,6)-lOf.

(1,1... 3.6}-10 :C,3S... 8Д-10 (3,6... 14,41-10

e параметры земли

Проходное по-sepxHDCTHoe сопротивление. Ом

распространения электромагнитных волн, м-

Глубина про- вьноаения тока при скип--ЛФ Фекте. м

в41 + (о7/(ез)]

у.- /t.jrj<,e,Il-KcV/№)l

приближение

Л у1ч1& [1 -Ь (Оэ (ое0 ]

пр[1б.1нжеи1(

замерзания. У ночи с большим содержанием влеги изменения могут быть значительными. Так, при переходе от воды (£=80) ко Л11ду {е=4) происходит максимальное изменение относительной диэлектрической проницаемости в 20 раз

Магнитная проницаемость земли. Относительная магнитная проницаемость земли (н-ц,/цг1 обычно близка к I за исключением районов с большой концентрацией железных руд.

Основные элекгрические вараметры земли. Ввиду своих проводящих сво1)ста земля характеризуется основными электрическими параметрами (табл. 1.15), которые определяют рассростраиеиие (растекание) в ее толще токов ыолни1ь

Табл

1.16. Глубина проинкиовения тока в к при скин-эффекте

море

Растекание toi в точке ее удара, i

<в молнии в земле. При попадании токов молнии в эемлю к правило, напряженность электрического поля намного гре-

печчя

я по -

вы. В результате в этих местах оо-оа.чуштся искровые и стримерные зоны (рнс. 1.20).

Искровая зона определяется как область с высокой проводимостью, Ее размеры зависят от эленгркческ; -свойств ночвы, амплитуды тока мол-опрс.чечяются

Рис. 1.20. Зоны. I ле в процессе растекания молнии

пробивной напряженностью элоктрн ческого поля токов растекания мол НИИ Епр. Б то же время отдельны!-стримеры распространяются за пределы искровой зоны, образуя стримерную зону, размеры которой опредеанют сн средней лробивной нагфяженностьго электрического поля еср (таб.1 1.17) Если предположить, что ток молвив растекается равномерно во все сторон*-от полусферической искровой зоны, то в общем сотучае потенциал точки Л1. на ходящейсв ва расстоянии г (ори rfi,) от аентра srofi зоны:

9м = -

(1.25)

На величину потенциала существенное алнанне оказывает структура стр( ения почвы. В табл. 1.18 приведены SHaJin-tHqecKHe ныражения для определени потеншгала на поверхности земли от растекавня токов молнии в земле, nveh щей однородную и двухслойную структуры строения. 40

Таблица 1.17. Искровая и стримерная зоны при ударе молнии в аемлю

Искровая

2поЕщ

Стримерная при

Примечание. Параметры пробивных напрпжснностей электрического поли ялн почв: fnp-ICOO...1400 кВ/м при р= [00... 1000 Он-м и три--2 ... 4 МКС; Еср=250... S00 кВ/м; % ва - предразрядное время.

1.18. Электрический п

структуре строения почвы

Характер ствуктуры

Аналитическое выражение

При растекании токов молнии в земле как проводящем полупространстве а ее толще возникает напряженность электрического поля, вектор которого по направлению соБпада(.т с направлением токов растекания молнии. Если предпо-ложкть, что земля имеет достаточно хорошую проводимость (Л,з>/юе,), то пря BiBh.-поненциадьной аппроксимации формы волны тока молнии горизонтальную