Феноменология электрических разрядов, возникающих между отрицательно заряженным облаком водного аэрозоля и землёй
Аннотация
Исследование электрических разрядов, создаваемых в электрическом поле заряженных аэрозольных облаков, позволяет более полно понять процесс возникновения молнии в грозовых облаках. С этой целью создана экспериментальная установка, позволяющая создавать заряженные аэрозольные облака отрицательной полярности. Заряженное аэрозольное облако создаёт напряжённость электрического поля, достаточную для возникновения электрических разрядов между облаком и землёй.
Дано краткое описание экспериментальной установки для получения искусственно созданного заряженного аэрозольного облака с комплексом измерительных приборов, выполняющих регистрацию электрических и оптических сигналов разрядов, а также фотографирование самих разрядов. В ходе экспериментов накоплена база данных, в которую вошли осциллограммы импульсов тока разрядов, полученных с помощью цифровых осциллографов, осциллограммы сигналов оптических датчиков, регистрирующих развитие разрядов в пространстве и во времени, фотографии разрядов. Собранная информация позволяет классифицировать разряды, возникающие между искусственно созданными заряженными аэрозольными облаками отрицательной полярности и землёй, по виду и параметрам.
Анализ экспериментальных данных показал, что между заряженным аэрозольным облаком и землёй могут возникать как восходящие, так и нисходящие разряды, что характерно для природных молний. Изучены фотографии наиболее характерных типов электрических разрядов, наблюдаемых в экспериментах, и созданы простые модели, поясняющие развитие этих разрядов.
Литература
1. Sigimoto T., Tanaka S., Higashiyama Y., Asano K. Formation of a Charged Droplets Cloud and Corona Discharge Between the Cloud and a Grounded Electrode // IEEE Trans. Industry Appl. 1999. V. 35. No. 1. Pp. 225—230.
2 Sigimoto T., Doi Shin-Ichiro, Takahashi M., Higashiyama Y. Distribution of Electric Field Strength Around a Large scalt Charged Particle Cloud // IEEE Trans. Industry Appl. 2001. V. 37. No. 3. Pp. 724—729.
3. Higashiyama Y., Migita S., Toki K., Sigimoto T. Electrical Discharge Occurring between Negatively Charged Particle Cloud and Grounded Sphere Electrode // J. Physics: Conf. Series. 2008. V. 142. Pp. 012002—021007.
4. Верещагин И.П. и др. Электрический разряд в заряженном аэрозоле // Известия АН СССР. Серия «Энергетика и транспорт». 1989. № 4. С. 100—106.
5. Анцупов К.В. и др. Исследование искровых разрядов из облака заряженных аэрозольных частиц // Известия АН СССР. Серия «Энергетика и транспорт». 1990. № 4. С. 158—162.
6. Анцупов К.В. и др. Методы получения заряженных аэрозольных образований и их использование // Известия АН СССР. Серия «Энергетика и транспорт». 1990. № 5. С. 78—90.
7. Makalsky L.M., Orlov A.V., Temnikov A.G. Possible Mechanism of Lightning Strokes to Extra-high Voltage Power Transmission Lines // J Electrostatics. 1996. V. 37. Pp. 249—260.
8. Temnikov A.G. Using of Artificial Clouds of Charged Water Aerosol for Investigations of Physics of Lightning and Lightning Protection // Proc. Intern. Conf. Lightning Protection. Vienna, 2012.
9. Temnikov A.G., Zhuravkova D.S., Orlov A.V., Lysov N.Y. Outlook Research of Application of Model Hydrometeor Arrays for Artificial Initiation of Lightning and Thundercloud Charge Reduction // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019. V. 698. P. 044039.
10. Темников А.Г. и др. Особенности искусственного инициирования молнии «облако-земля» и стимулирования разрядки грозового облака группами модельных гидрометеоров // Известия РАН. Серия «Энергетика». 2019. № 2. С. 90—105.
11. Темников А.Г. и др. Исследование перспектив применения групп модельных гидрометеоров для искусственного инициирования молнии // Труды VIII Всерос. конф. по атмосферному электричеству. Нальчик, 2019. С. 176—178.
12. Темников А.Г. и др. Исследование влияния групп модельных гидрометеоров на форму и характеристики импульсов электромагнитного излучения, регистрируемого вблизи искусственных грозовых ячеек // Там же. С. 178—180.
13. Temnikov A.G. e. a. Investigations of Peculiarities of Simulation of the Processes of Initiation of Downward and Intracloud Lightning Usung Artificial Thunderstorm Cells // Proc. 11th Asia-Pacific Intern. Conf. Lightning. 2019. Pp. 279—285.
---
Для цитирования: Лысов Н.Ю., Орлов А.В., Темников А.Г., Черненский Л.Л. Феноменология электрических разрядов, возникающих между отрицательно заряженным облаком водного аэрозоля и землёй // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 53—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-53-59.
---
Работа выполнена при поддержке: Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSWF-2020-0019)
#
1. Sigimoto T., Tanaka S., Higashiyama Y., Asano K. Formation of a Charged Droplets Cloud and Corona Discharge Between the Cloud and a Grounded Electrode. IEEE Trans. Industry Appl. 1999;35;1:225—230.
2. Sigimoto T., Doi Shin-Ichiro, Takahashi M., Higashiyama Y. Distribution of Electric Field Strength Around a Large scalt Charged Particle Cloud. IEEE Trans. Industry Appl. 2001;37;3:724—729.
3. Higashiyama Y., Migita S., Toki K., Sigimoto T. Electrical Discharge Occurring between Negatively Charged Particle Cloud and Grounded Sphere Electrode. J. Physics: Conf. Series. 2008;142:012002—021007.
4. Vereshchagin I.P. i dr. Elektricheskiy Razryad v Zaryazhennom Aerozole. Izvestiya AN SSSR. Seriya «Energetika i Transport». 1989;4:100—106. (in Russian).
5. Antsupov K.V. i dr. Issledovanie Iskrovykh Razryadov iz Oblaka Zaryazhennykh Aerozol'nykh Chastits. Izvestiya AN SSSR. Seriya «Energetika i Transport». 1990;4:158—162. (in Russian).
6. Antsupov K.V. i dr. Metody Polucheniya Zaryazhennykh Aerozol'nykh Obrazovaniy i Ikh Ispol'zovanie. Izvestiya AN SSSR. Seriya «Energetika i Transport». 1990;5:78—90. (in Russian).
7. Makalsky L.M., Orlov A.V., Temnikov A.G. Possible Mechanism of Lightning Strokes to Extra-high Voltage Power Transmission Lines. J Electrostatics. 1996;37:249—260.
8. Temnikov A.G. Using of Artificial Clouds of Charged Water Aerosol for Investigations of Physics of Lightning and Lightning Protection. Proc. Intern. Conf. Lightning Protection. Vienna, 2012.
9. Temnikov A.G., Zhuravkova D.S., Orlov A.V., Lysov N.Y. Outlook Research of Application of Model Hydrometeor Arrays for Artificial Initiation of Lightning and Thundercloud Charge Reduction. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019;698:044039.
10. Temnikov A.G. i dr. Osobennosti Iskusstvennogo Initsiirovaniya Molnii «Oblako-Zemlya» i Stimulirovaniya Razryadki Grozovogo Oblaka Gruppami Model'nykh Gidrometeorov. Izvestiya RAN. Seriya «Energetika». 2019;2:90—105. (in Russian).
11. Temnikov A.G. i dr. Issledovanie Perspektiv Primeneniya Grupp Model'nykh Gidrometeorov dlya Iskusstvennogo Initsiirovaniya Molnii. Trudy VIII Vseros. Konf. po Atmosfernomu Elektrichestvu. Nal'chik, 2019:176—178. (in Russian).
12. Temnikov A.G. i dr. Issledovanie Vliyaniya Grupp Model'nykh Gidrometeorov na Formu i Kharakteristiki Impul'sov Elektromagnitnogo Izlucheniya, Registriruemogo Vblizi Iskusstvennykh Grozovykh Yacheek. Tam zhe:178—180. (in Russian).
13. Temnikov A.G. e. a. Investigations of Peculiarities of Simulation of the Processes of Initiation of Downward and Intracloud Lightning Usung Artificial Thunderstorm Cells. Proc. 11th Asia-Pacific Intern. Conf. Lightning. 2019:279—285.
---
For citation: Lysov N.Yu., Orlov A.V., Temnikov A.G., Chernensky L.L. The Phenomenology of Electric Discharges Generated between a Negatively Charged Water Aerosol Cloud and Earth. Bulletin of MPEI. 2020;6:53—59. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-53-59.
---
The work is executed at support: Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Project No. FSWF-2020-0019)
