7. Молнии. Огни эльма

Молнии представляют собой искровой разряд между изолиро­ванными друг от друга частицами воздуха. Молнии бывают линей­ными, неточными и шаровыми. Среди линейных молний различают «наземные» (ударяющие в Землю) и внутриоблачные. Средняя дли­на молниевых разрядов достигает нескольких километров. Внутриоблачные молнии могут достигать 50 – 150 км. При наземных молниях импульсное значение тока может достигать от 20 до 500 кА. Внутриоблачные молнии сопровождаются разрядами с то­ками порядка 5 – 15кА. При молниевых разрядах возникают значительные электромагнитные помехи в широком диапазоне ча­стот.

Четочные молнии состоят из светящихся «пятен-четок», раз­деленных темными промежутками.

Шаровые молнии представляют собой светящиеся образова­ния овальной формы с диаметром примерно 10 – 20 см. Удельная плотность шаровых молний примерно равна плотности воздуха, поэтому они «парят» в воздухе. Они чаще возникают в облаках, чем у поверхности Земли. Продолжительность жизни шаровой молнии составляет от нескольких до десятков секунд. Шаровые молнии обладают значительными удельными энергиями, достигающими 10⁶ – 10⁷ Дж/г.

Все виды молний имеют вредное, а иногда опасное воздействие на различные объекты и человека.

Огни Эльма. При напряженности электрического поля E более 500 – 1000 В/м у поверхности Земли в атмосфере возникает свече­ние, впервые увиденное в районе выступающих острых частей собо­ра святого Эльма и получившее название огни Эльма. При этих значениях E начинается электрический разряд с острых, вытянутых вверх конструкций и предметов (труб, куполов, мачт и т. п.), который сопровождается характерным шумом.

При дальнейшем увеличении E свечение усиливается с перехо­дом в коронную форму. Проявление огней Эльма наиболее эффек­тивно ночью в горах или на море. На очень высоких конструкциях, например, радио и телемачтах, ток короны может превышать 10 мА при напряжении 10⁶ В. При этом возникают существенные радиопо­мехи. На острых предметах величина напряженности электричес­кого поля резко возрастает, что приводит к усилению ионизацион­ных процессов в атмосфере. При столкновительных и рекомбинационных процессах возникает спонтанное излучение взаимодейству­ющих частиц атмосферы.

В данной лекции частично рассмотрены происходящие в биосфере явления и процессы, определяющие сложную природу естествен­ного фона околоземного пространства, среды обитания человека. Вопросы, рассматриваемые физической экологией, усложняются еще и тем, что деятельность человека накладывает свой отпечаток, создавая многообразие взаимодействия человеческого общества и окружающей среды. Данная лекция включает в себя много тер­минов и понятий, на первый взгляд не связанных друг с другом, и является своего рода введением в физическую экологию.