Типи лінійної блискавки

Для блискавкозахисту цікавить лише лінійна блискавка

Таке екзотичне явище, як кульова блискавка, виникає дуже рідко і не може бути причиною систематичних аварій. Лінійні блискавки розвиваються між хмарою та землею, а також меду окремими хмарами та всередині хмари.

Повніше вивчені розряди між хмарою і землею, які є основною причиною пошкодження наземних споруд. У напрямку розвитку розрізняють низхідні та висхідні блискавки. Східні блискавки виникають у грозових хмарах та розвиваються у напрямку до землі. Навпаки, блискавки, що сходять, збуджуються біля вершин заземлених споруд і розвиваються у напрямку до хмари.

Полярність блискавки прийнято визначати за знаком заряду, що переноситься від хмари на землю її каналом. Як свідчать виміри, більшість блискавок (80-90%) незалежно від своїх типу, орографії місцевості та її географічної широти переносять землі негативний заряд. Негативна блискавка вивчена повно, її параметри відомі з більшою достовірністю.

Нихідна негативна блискавказазвичай складається з трьох основних стадій розвитку:

• Лідерна
• Головна
• Фінальна

Під час лідерної стадії, що триває мілісекунди, відбувається пробою проміжку хмара – земля за рахунок поступового проростання високотемпературного каналу лідера, що проводить, що несе струм у сотні ампер і потенціал в десятки мегавольт. По довжині лідера каналу розподілений електричний заряд величиною до декількох кулон. Коли канал низхідного лідера замикається на землю, збуджується перехідний процес, що розряджає лідер як заряджену розподілену систему. Цей процес, схожий в деяких рисах на коротке замикання на землю довгої зарядженої лінії, отримав назву головної стадії. Головна стадія супроводжується дуже різким збільшенням яскравості свічення каналу, потужним звуковим ефектом (громом) і, що найбільш суттєво, протіканням по каналу блискавки імпульсу струму з амплітудою до сотень кілоампер та тривалістю до сотень мікросекунд. Саме з головною стадією пов’язані найнебезпечніші впливи розряду блискавки.

У фінальній стадії продовжується перенесення заряду до землі каналом блискавки в основному за рахунок розрядних явищ у хмарах. Процес йде менш інтенсивно, супроводжуючись струмом до 1000 Ампер, який протікає каналом протягом мілісекунд.

Три перелічені стадії утворюють першу компоненту низхідної негативної блискавки. Як правило, розряд блискавки не закінчується на першій компоненті, за нею може йти кілька так званих наступних компонентів. Кожна наступна компонента складається з лідерної стадії, що знову заряджає канал блискавки, і головної стадії, що його розряджає. Слідом за головною стадією, як і перша компонента, може мати місце фінальна стадія.

Наступні компоненти використовують канал між хмарою та землею, що залишився від першої компоненти. Кожна з компонентів, ймовірно, виникає внаслідок залучення до процесу розряду нових скупчень зарядів у грозовому хмарі – заряджених грозових осередків.

Таким чином, траєкторія блискавки між хмарою та землею визначається лідерним процесом першої компоненти блискавки. Максимальна величина струму та максимальна швидкість його наростання задаються  процесами в головній стадії першої або наступної компоненти та обумовлюють перенапруги на ізоляції ураженого об’єкта. Тривалий струм у фінальній стадії блискавки є однією з основних причин термічної дії блискавки.

Перша компонента висхідної негативної блискавки складається з лідерної та фінальної стадій і не містить головної стадії, оскільки її лідер після завершення свого розвитку стикається не з поверхнею землі, а з малопровідною хмарою. Лідер наступних компонент висхідних блискавок завжди просувається у напрямку до землі, тому структура цих компонент не відрізняється від структури наступних компонент блискавки.

Повна тривалість розряду негативної блискавки в залежності від кількості компонентів і часу пауз між ними може варіювати від мілісекунд до секунд.

Позитивна блискавка як більш рідкісне явище вивчено слабше. Визначно можна виділити лідерну стадію висхідної та низхідної позитивної блискавки. Що ж до поділу наступних процесів на головну та фінальну стадії, то його не завжди вдається зробити. Позитивна блискавка зазвичай однокомпонентна, але заряд, який нею переноситься, може значно перевершувати заряд багатокомпонентної негативної блискавки.

Дослідження блискавки пов’язані з великими труднощами. Тому для формування уявлень про процеси її розвитку та розробки рішень для блискавкозахисту залучаються дані про лабораторний іскровий розряд, більш доступний для дослідження.