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地閃的種類(lèi)——避雷針

人氣:6203發(fā)表時(shí)間:2018-06-22

  以上所述的地閃只是一種最典型的情況, 實(shí)際上地閃還有很名種,它們的特性差別很大。為了說(shuō)明其他地閃的情況,現(xiàn)以雷云作為參照標(biāo)準(zhǔn),雷電流自雷云流向地面的方向?yàn)檎?,這樣的地閃也就稱之為正地閃或正雷了。根據(jù)這些考慮,可以把地閃分為如圖1.24所示的八種。1975年,貝格爾(K Begr)將其分類(lèi)給以標(biāo)記,凡無(wú)回?fù)舻拈W電記為a,而有回?fù)舻拈W電記為b。


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   la型是發(fā)生在沒(méi)有極高建筑物的開(kāi)闊地區(qū)的主要情況。閃電放電始于從云中負(fù)電荷發(fā)展的向下先導(dǎo)。先導(dǎo)管負(fù)電,雷電流亦為負(fù),先導(dǎo)不落地,沒(méi)有回?fù)?,這實(shí)質(zhì)上是一種云閃。


  1b型起最常見(jiàn)的閃電,前面介紹的種種情況就是這種類(lèi)型的閃電。它通常都發(fā)生在沒(méi)有超高層建較物的開(kāi)闊地帶。當(dāng)向下負(fù)先導(dǎo)落地時(shí),產(chǎn)生向上活動(dòng)極快的回?fù)簟;負(fù)羰瓜葘?dǎo)和云中的部分電荷泄放到大地。由于雷電流為負(fù),故常稱這種類(lèi)型的風(fēng)電為“下行負(fù)雷。


  2a型閃電放電始于高聳的接地物,如尖塔、山頂、超高層建筑物等,然后發(fā)展為向上先導(dǎo)。先導(dǎo)帶正電,高聳物頂為陽(yáng)極,流人大地的電荷為負(fù),因而雷電流亦為負(fù)。


  2b型閃電放電大多數(shù)發(fā)生在超高層建筑物上,開(kāi)始階段與2a型閃電放電相同,然后出現(xiàn)回?fù)簦看伍W擊又與1b型閃電放電同,包括先導(dǎo)和回?fù)?。由于雷電流為正,故稱之為“上行負(fù)雷?!?/p>


  3a型閃電放電相當(dāng)于1a型,只是云中帶正電,先導(dǎo)帶正電,雷電流也為正。先導(dǎo)不落地,沒(méi)有回?fù)?,這實(shí)質(zhì)上也是一種云閃。

  3b版型電放電發(fā)生在山區(qū),一般極為罕見(jiàn)。 向下先導(dǎo)落地時(shí)引起向上正回?fù)簦⑿狗畔葘?dǎo)和云中的部分正電荷。由于雷電流為正,故又稱之為“下行正雷”。


  4a型閃電放電也始于高聳的接地物,然后發(fā)展為向上先導(dǎo)。但先導(dǎo)帶負(fù)電,高聳物質(zhì)為陰極,流人大地的電荷為正,因此雷電流也為正。它的放電持續(xù)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng),常為連續(xù)電流。


    4b型閃電放電開(kāi)始與4a型相同,但向上先導(dǎo)后4-25us就產(chǎn)生一個(gè)極其強(qiáng)烈的回?fù)?。由于向上?fù)先導(dǎo)以極長(zhǎng)的“連接先導(dǎo)”伸長(zhǎng),直至與云內(nèi)閃電會(huì)合,而正是這一-云閃閃電產(chǎn)生的瞬間電場(chǎng)才引發(fā)向上先導(dǎo)。待云內(nèi)電荷都連通,然后就產(chǎn)生一個(gè)非常強(qiáng)烈的回?fù)舴烹?,故通常是巨雷?般常稱之為“上行正雷”。


    縱觀以上所述,真正的地閃只有六種,其中以下行負(fù)雷最為常見(jiàn),正雷很少,但上行正雷卻很強(qiáng)烈,破壞性十分巨大。上行雷與下行雷的差別主要在于發(fā)出上行先導(dǎo)的大地與雷云不同。大地作為導(dǎo)體,雷云在大地感應(yīng)出的電荷可以自由流動(dòng),它們隨著電場(chǎng)分布的變化,可以迅速集中到某點(diǎn),他夠提供尼夠多的電荷。此外,上行雷的主放電是與上行先導(dǎo)統(tǒng)-的,它通過(guò)上行先導(dǎo)前端的許多分支擊穿來(lái)中和云內(nèi)分布的電荷,因此上行雷的電流波形是與下行雷的電流波形不同的。


一般說(shuō)來(lái),一定狀況的雷云在地面處的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度E0是確定的,而地面建筑物頂端處的電場(chǎng)強(qiáng)度Ea,則是隨著建筑物高度h的增加而遞增的,因此建筑物越高也就越可能發(fā)生上行雷。埃里克森(A.j.Eriksson)總結(jié)了各國(guó)對(duì)上行雷的觀測(cè)數(shù)據(jù)后,提出了上行雷占總雷擊次數(shù)的比例Pu與建筑物高度h之間有如下的關(guān)系


                     Pu=68.2Inh-315.5
   由此可知,建筑物高度在100m以下時(shí),發(fā)生上行雷的比列接近于零

 與此相反,表1.2列出了可能發(fā)生上行雷的條件,它說(shuō)明隨著建筑物高度h的增加,發(fā)生上行雷所需的地面處大氣強(qiáng)度E0迅速降低,因此從200m以上的建筑物可以觀測(cè)到相當(dāng)多的上行雷了。


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