Теоретические сведения. Одной из особенностей земной атмосферы является, непрерывное взаимное перемещение разноименно заряженных ионов между земной поверхностью иионосферой

Одной из особенностей земной атмосферы является, непрерывное взаимное перемещение разноименно заряженных ионов между земной поверхностью иионосферой. В ясную погоду ноны достигают поверхности Земли или ионосфе­ры, взаимодействуют с ионами противоположного знака и нейтрализуются. В пасмурную погоду свободному дрейфу препятствуют облака, состоящие из кри­сталлов льда с высоким электрическим сопротивлением. Ионы оседают на обоих поверхностях облака, при этом нижняя сторона облака и земная поверхность приобретают разноименные электрические заряды, в результате чего образуется конденсатор, обкладками которого являются облако и Земля, а диэлектриком -воздух. Поскольку дрейф иоиов происходит постоянно, то величина электриче­ского потенциала между обкладками конденсатора непрерывно возрастает и может составлять более 1 млрд. В.

При грозе толщина диэлектрического слоя в конденсаторе относительно мала, поскольку грозовые облака расположены значительно ниже облаков других ти­пов, а сопротивление диэлектрика снижено, т.к. воздух насыщен водяными па­рами и каплями. В результате может произойти электрический пробой воздуш­ного промежутка между облаком и землей - молния. Пробой наиболее вероятен там, где величина промежутка минимальна, поэтому чаще всего разряд молнии попадает в наиболее высокие объекты, имеющие контакт с землей.

Разряд молнии начинается с развития лидера - слабо светящегося канала с током в несколько сот ампер. По мере продвижения его к земле с наземных объек­тов могут возбуждаться встречные лидеры. После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда - быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением, нарастанием тока до сотен тысяч ампер, разогревом канала молнии до десятков тысяч градусов и ударным расши­рением, воспринимаемым как раскат грома. Кроме того, при быстром перемеще­нии заряженных частиц возникает сильное электромагнитное поле, стягивающее диаметр канала до 1-2 см, чем объясняется высокая плотность тока в молнии. Суммарное время вспышки молнии составляет в среднем 0,2 с, в редких случаях может доходить до 1,5 с.

По направлению движения лидера молнии делятся на восходящие и нисходящие. Более 90% молний являются нисходящими. Восходящие молнии на равнинной местности поражают обьекты высотой более 150 м, в горных районах - сооружения меньшей высоты и наблюдаются чаще. Нисходящие молнии перено­сят больший заряд (до 100 Кл) и характеризуются большими значениями токов, поэтому требования к конструкции и размерам молниезащиты [1] составлены с учетом параметров, соответствующих не менее 99% нисходящих молний.