9.1. Общая характеристика грозовой деятельности

Молния — гигантский электрический разряд в атмосфере. Молния возникает в результате накопления электрических заря­дов в грозовом облаке. Она сопровожда­ется ярким свечением причудливо искрив­ленного канала, ударной волной, распро­страняющейся в окружающем воздухе, переходящей на некотором расстоянии в звуковую. Акустическое проявление мол­нии называют громом.

Молния представляет собой грозное при­родное явление, приносящее ущерб чело­веку и его имуществу. Этот ущерб связан с непосредственным поражением людей и животных, пожарами в жилых и производ­ственных помещениях, взрывами опасных объектов, возникновением лесных пожаров, генерированием мощного электромагнит­ного импульса и т.д. Электромагнитный импульс молнии создает проблемы электро­магнитной совместимости.

На Земле одновременно существуют примерно 2000—3000 грозовых очагов и каждую секунду ее поверхность поражают 100—200 ударов.

По поверхности земного шара грозы распределяются неравномерно. Частота их образования зависит от времени года, вре­мени суток, рельефа местности. Над сушей гроз примерно в 10 раз больше, чем над океанами. В вечерние и ночные часы гроз больше, чем днем. В средних широтах северного полушария грозы в основном бывают с мая по сентябрь. Этот период называют грозовым сезоном. Зимой грозы возникают сравнительно редко.

В средних широтах землю поражают 30—40 % общего числа молний, остальные 60 70 % составляют разряды между обла­ками или между разноименно заряжен­ными частями облаков В экваториальных широтах изотерма 0 ^СС располагается выше, чем в средних широтах. Соответст­венно выше и области концентрации заря­дов в облаках, поэтому разряды в землю составляют еще меньшую часть.

Интенсивность грозовой деятельности в какой-либо местности характеризуется сред­ним числом грозовых часов в году . Число грозовых часов минимально в высоких широтах и постепенно увеличивается к эква­тору, где повышенная влажность воздуха и высокая температура, способствующие образованию грозовых облаков, наблюда­ются практически в течение всего года

В некоторых районах (Армения, Красно­дарский кран, Донбасс, Карпаты) годовое число грозовых часов достигает 100 и более,

В ряде стран пользуются другой, менее удобной характеристикой грозовой дея­тельности: годовым числом грозовых дней (а не часов) По данным Всемирной метеорологической организации в Цент­ральной Африке наблюдается до 180 грозо­вых дней в году, в Малайзии, Перу, на Мадагаскаре — до 140 дней, в Бразилии, Центральной Америке — 100—120 дней.

Для практических задач молниезащиты наземных сооружений важна удельная плотность ударов молнии в землю , т.е. годовое число ударов в 1 км² земной поверх­ности. В пределах годовой продолжитель­ности гроз до ч удельная плот­ность ударов молнии в землю практически прямо пропорциональна Это дало воз­можность принять в России наряду с удель­ной плотностью ударов молнии другую характеристику грозовой деятельности: среднее число ударов молнии в 1 км² поверхности земли за 100 грозовых часов.

Рис. 9.1. Зависимость удельного числа ударов молнии в 1 км² площади Земли от числа грозо­вых дней в году (штриховыми линиями ограничена область разбросов по данным наблюдений)

Если интенсивность грозовой деятель­ности выражена годовым числом грозовых дней , то удельная плотность разрядовв 1 км² поверхности за число грозо­вых часов в году можно оценить по рис. 9.1. Однако следует иметь в виду, что при одном и том же значении удельная плотность ударов молнии в землю подвер­жена значительным разбросам вследствие влияния рельефа местности и климатиче­ских условии.

Для территории нашей страны . Чем больше число грозовых дней в году, тем продолжительнее грозы. Из этого следует, что зависимость нелинейна, и поэтому нельзя харак­теризовать грозовую деятельность просто числом ударов молнии в 1 км² поверхности земли за 100 грозовых часов.

Возвышающиеся над поверхностью земли объекты вследствие развития с них встречных лидеров собирают удары молнии с площади, превышающей занимаемую территорию. Однако, приняв , можно оценить число ударов молнии за 100 грозовых часов в сооружение длинойА, шириной В и высотой Н (размеры в метрах) по формуле

Число ударов молнии в 100 км ВЛ элек­тропередачи за 100 грозовых часов

где - средняя высота подвеса троса или, при отсутствии тросов, верхнего провода; — высота опоры, м; — стрела провеса троса или провода, м.

Годовое число ударов молнии в линию длиной км, при числе грозовых часов в году , ч/год, определяется как