Основные характеристики ионизированных каналов

	Минимум	Среднее	Максимум
1. 1. Длина канала, м
2. 2. Диаметр канала, м
3. 3. Скорость распределения канала, м/с
4. 4. Заряд, разрежающийся по каналу (Кл)			t wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>20</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRPr="00DE2BD9"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">
5. 5. Концентрация свободных электронов, электрон/м^3
6. 6. Температура канала, К
7. 7. Продолжительность протекания тока, мкс	t wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>-</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRPr="00463BDF"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">	t wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>-</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRPr="00814645"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

 

Высокая концентрация электронов в ионизированном канале долго не может сохраняться. Происходит процесс рекомбинации (воссоединения). Скорость уменьшения электронной концентрации определяется коэффициентом рекомбинации (). Для оценки запишем уравнение:

,

где - начальная концентрация электронов в момент времени , – концентрация в момент времени .

Пример: РЛС работает на длине волны 1,5 м, продолжительность наблюдений от доли секунды до секунды. Если возьмем электрон/м³, то (критическое).

– значение электронной концентрации в момент полного отражения электромагнитных волн. Если электрон/м³, у нас будет полное отражение, следовательно, .

В результате расчетов получены следующие значения минимального времени возможного наблюдения радиоэхо ионизированного канала грозового облака:

 

 

Как видно из таблицы, чем больше длина волны, тем продолжительнее можно наблюдать ионизированный канал грозового разряда.

 

Лекция №15

Важную роль в процессе формирования сигнала играет коэффициент отраженного сигнала от ионизированного канала. Для расчета коэффициента отражения используется формула Френеля:

,

где - параметр, которые характеризуется как коэффициент преломления на границе ионизированного канала.

,

где – электрическая проводимость среды, – длина волны, на которой работает радиолокатор, – диэлектрическая проницаемость, - скорость распространения электромагнитных волн, – коэффициент поглощения электромагнитной волны.

Как показывают расчеты, среднее значение коэффициента отражение существенно зависит от длины волны:

 

, см
	0,25	0,59	0,74	0,85	0,91

 

Как видно из таблицы отмечается зависимость коэффициента отражения от длины волны.

Если возьмем время с с момента возникновения молниеносного разряда, то продолжительность существования канала молнии, с учетом коэффициента отражения, для РЛС с длиной волны равной 300 см по сравнению с РЛС с длиной волны 3 см изменяется в 500 раз.

Указанные обстоятельства являются причиной хорошего радиолокационного обнаружения молний РЛС, работающих на длинах волн от 100 до 300 см.

При аппроксимации канала молнии тонким цилиндром наблюдается плотная плазма. Эффективная отражательная поверхность (ЭОП) канала молнии при прямолинейном участке канала может быть рассчитана:

,

где – коэффициент отражения, - средний радиус канала, - длина прямолинейного участка канала.

Для плотной плазмы .

Средняя эффективная отражающая поверхность молнии может быть оценена:

,

где - число отдельных прямолинейных участков канала, - сумма длин отдельных прямолинейных участков канала молнии.

Диаметр ионизированной зоны, где формируется отраженный канал, составляет от 1 до 10 м.

Распад канала по наблюдениям РЛС метрового диапазона происходит в течение 0,1-0,2 секунд при условии одноимпульсной вспышки.

Если возьмем среднее значение самого канала , а , то средняя эффективная отражающая поверхность канала молнии составит 65 м².

Более справедливая модель для расчета ЭОП может быть представлена в виде некогерентной совокупности сигналов, отраженных отдельными произвольно ориентированными разрядными промежутками.

ЭОП - независимых ориентированных отражений может рассматриваться в виде случайной функции, подчиняющейся экспоненциальному закону.

Если обозначим плотность распределения величины , то:

,

где – среднее значение ЭОП.

Для оценки ЭОП ионизированных каналов с неплотной плазмой (), в этом случае частота радиоволн становится больше частоты колебаний электрона. В этом случае используются другие подходы и соотношения.