สายล่อฟ้าสำหรับต้นไม้ การก่อตัวของการปล่อยฟ้าผ่า ผลกระทบของกระแสฟ้าผ่า

พายุฝนฟ้าคะนอง - มันคืออะไร? สายฟ้าที่ตัดผ่านท้องฟ้าและเสียงฟ้าร้องอันน่ากลัวมาจากไหน? พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ฟ้าผ่า เรียกว่าฟ้าผ่า สามารถก่อตัวได้ภายในเมฆ (คิวมูโลนิมบัส) หรือระหว่างเมฆ มักจะมาพร้อมกับเสียงฟ้าร้อง ฟ้าผ่าเกี่ยวข้องกับฝนตกหนัก ลมแรง และลูกเห็บบ่อยครั้ง

กิจกรรม

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในบุคคลที่อันตรายที่สุด ผู้คนที่ถูกฟ้าผ่าสามารถอยู่รอดได้เฉพาะบางกรณีเท่านั้น

มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 1,500 ลูกที่เกิดขึ้นบนโลกในเวลาเดียวกัน ความรุนแรงของการปล่อยประจุประมาณหนึ่งร้อยครั้งต่อวินาที

การกระจายตัวของพายุฝนฟ้าคะนองบนโลกไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น มีพวกมันอยู่เหนือทวีปมากกว่ามหาสมุทรถึง 10 เท่า การปล่อยฟ้าผ่าส่วนใหญ่ (78%) กระจุกตัวอยู่ในเขตเส้นศูนย์สูตรและเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองมักถูกบันทึกไว้โดยเฉพาะในแอฟริกากลาง แต่บริเวณขั้วโลก (แอนตาร์กติกา อาร์กติก) และขั้วฟ้าผ่านั้นแทบจะมองไม่เห็นเลย ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองมีความเกี่ยวข้องกับเทห์ฟากฟ้า ในละติจูดกลาง จุดสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วงบ่าย (กลางวัน) ในฤดูร้อน แต่ขั้นต่ำถูกบันทึกไว้ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น ลักษณะทางภูมิศาสตร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองที่ทรงพลังที่สุดตั้งอยู่ในเทือกเขาและเทือกเขาหิมาลัย (พื้นที่ภูเขา) จำนวน "วันพายุฝนฟ้าคะนอง" ต่อปีในรัสเซียก็แตกต่างกันไปเช่นกัน ตัวอย่างเช่นใน Murmansk มีเพียงสี่คนใน Arkhangelsk - สิบห้า, คาลินินกราด - สิบแปด, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 16, มอสโก - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Sochi - 50, Samara - 25, คาซานและเอคาเทรินเบิร์ก - 28, อูฟา - 31, โนโวซีบีร์สค์ - 20, บาร์นาอุล - 32, ชิตา - 27, อีร์คุตสค์และยาคุตสค์ - 12, บลาโกเวชเชนสค์ - 28, วลาดิวอสต็อก - 13, คาบารอฟสค์ - 25, ยูจโน-ซาคาลินสค์ - 7, เปโตรปาฟลอฟสค์- คัมชัตสกี้ - 1.

การพัฒนาพายุฝนฟ้าคะนอง

มันเป็นยังไงบ้าง? เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น จะต้องมีความชื้นไหลขึ้นด้านบน และจะต้องมีโครงสร้างที่ส่วนหนึ่งของอนุภาคอยู่ในสถานะน้ำแข็ง และอีกส่วนหนึ่งอยู่ในสถานะของเหลว การพาความร้อนที่จะนำไปสู่การพัฒนาของพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นได้หลายกรณี

การให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นผิว ตัวอย่างเช่น เหนือน้ำที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ส่วนเมืองใหญ่จะมีความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงกว่าพื้นที่โดยรอบเล็กน้อย

เมื่ออากาศเย็นเข้ามาแทนที่อากาศร้อน รูปแบบหน้าผากมักเกิดขึ้นพร้อมกันกับเมฆปกคลุมและเมฆนิมโบสเตรตัส

เมื่ออากาศลอยขึ้นในเทือกเขา แม้แต่ระดับความสูงที่ต่ำก็สามารถนำไปสู่การก่อตัวของเมฆที่เพิ่มขึ้นได้ นี่คือการพาความร้อนแบบบังคับ

เมฆฝนฟ้าคะนองใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม จำเป็นต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ คิวมูลัส การเจริญเต็มที่ และการเสื่อมสลาย

การจัดหมวดหมู่

บางครั้งพายุฝนฟ้าคะนองจัดอยู่ในจุดสังเกตการณ์เท่านั้น พวกมันถูกแบ่งออกเป็นออโธกราฟิก ท้องถิ่น และส่วนหน้า ขณะนี้พายุฝนฟ้าคะนองถูกจำแนกตามลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยาที่เกิดขึ้น เกิดขึ้นเนื่องจากความไม่แน่นอนของบรรยากาศ นี่คือเงื่อนไขหลักสำหรับการสร้างเมฆฝนฟ้าคะนอง ลักษณะของกระแสดังกล่าวมีความสำคัญมาก ขึ้นอยู่กับพลังและขนาดของเมฆฝนฟ้าคะนองประเภทต่างๆ ตามลำดับ พวกเขาแบ่งอย่างไร?

1. คิวมูโลนิมบัสเซลล์เดียว (เฉพาะที่หรือในมวล) มีอาการลูกเห็บหรือพายุฝนฟ้าคะนอง ขนาดตามขวางมีตั้งแต่ 5 ถึง 20 กม. ขนาดแนวตั้ง - ตั้งแต่ 8 ถึง 12 กม. เมฆดังกล่าว "มีชีวิตอยู่" ได้นานถึงหนึ่งชั่วโมง หลังจากพายุฝนฟ้าคะนอง สภาพอากาศแทบไม่เปลี่ยนแปลง

2. คลัสเตอร์หลายเซลล์ มาตราส่วนนี้น่าประทับใจยิ่งขึ้น - สูงถึง 1,000 กม. คลัสเตอร์หลายเซลล์ครอบคลุมกลุ่มของเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการก่อตัวและการพัฒนา และในเวลาเดียวกันก็ประกอบเป็นเซลล์เดียว พวกเขาสร้างขึ้นมาได้อย่างไร? เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่โตเต็มวัยตั้งอยู่ตรงกลาง เซลล์ที่สลายตัวจะอยู่ตรงกลาง พายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์แบบคลัสเตอร์ทำให้เกิดลมกระโชกแรง (มีลมพัดแต่ไม่รุนแรง) ฝนตก และลูกเห็บ การมีอยู่ของเซลล์ที่เจริญเต็มที่หนึ่งเซลล์จะถูกจำกัดไว้ที่ครึ่งชั่วโมง แต่คลัสเตอร์นั้นสามารถ "มีชีวิตอยู่" ได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง

3. เส้นพายุ สิ่งเหล่านี้เป็นพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ด้วย เรียกอีกอย่างว่าเชิงเส้น อาจเป็นของแข็งหรือมีช่องว่างก็ได้ ลมกระโชกที่นี่ยาวกว่า (ที่ขอบนำ) เมื่อเข้าใกล้ เส้นหลายเซลล์จะปรากฏเป็นกำแพงเมฆมืด จำนวนลำธาร (ทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ) ที่นี่ค่อนข้างมาก นั่นคือสาเหตุที่พายุฝนฟ้าคะนองที่ซับซ้อนเช่นนี้จัดอยู่ในประเภทหลายเซลล์ แม้ว่าโครงสร้างของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างกันก็ตาม แนวพายุอาจทำให้เกิดฝนตกหนักและลูกเห็บขนาดใหญ่ แต่มักถูก “จำกัด” ด้วยกระแสลมพัดลงที่รุนแรง มักเกิดขึ้นก่อนเกิดหน้าหนาว ในภาพถ่าย ระบบดังกล่าวจะมีรูปทรงโค้งมน

4. พายุฝนฟ้าคะนองซูเปอร์เซลล์ พายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้หาได้ยาก เป็นอันตรายต่อทรัพย์สินและชีวิตมนุษย์เป็นพิเศษ คลาวด์ของระบบนี้คล้ายกับคลาวด์เซลล์เดียว เนื่องจากทั้งสองต่างกันในโซนของการอัปดราฟต์เดียว แต่ขนาดแตกต่างกัน เมฆซุปเปอร์เซลล์มีขนาดใหญ่ - รัศมีเกือบ 50 กม. ความสูง - สูงสุด 15 กม. ขอบเขตของมันอาจอยู่ในสตราโตสเฟียร์ รูปร่างคล้ายทั่งครึ่งวงกลมอันเดียว ความเร็วของการไหลขึ้นจะสูงกว่ามาก (สูงถึง 60 เมตร/วินาที) คุณลักษณะเฉพาะคือการมีการหมุน นี่คือสิ่งที่สร้างปรากฏการณ์ที่อันตรายและรุนแรง (ลูกเห็บขนาดใหญ่ (มากกว่า 5 ซม.) พายุทอร์นาโดทำลายล้าง) ปัจจัยหลักในการก่อตัวของเมฆดังกล่าวคือสภาพโดยรอบ เรากำลังพูดถึงรูปแบบที่มีลมแรงมาก โดยมีอุณหภูมิตั้งแต่ +27 และลมที่มีทิศทางแปรผัน เงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นระหว่างการตัดลมในชั้นโทรโพสเฟียร์ ปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นจากกระแสลมด้านบนจะถูกถ่ายโอนไปยังโซนกระแสลมด้านล่าง ซึ่งช่วยให้ระบบคลาวด์มีอายุยืนยาว ปริมาณน้ำฝนกระจายไม่สม่ำเสมอ ฝนจะตกบริเวณใกล้กับกระแสน้ำขึ้น และมีลูกเห็บเกิดขึ้นใกล้กับทิศตะวันออกเฉียงเหนือ หางพายุอาจเคลื่อนตัวได้ จากนั้นพื้นที่ที่อันตรายที่สุดจะอยู่ถัดจากกระแสหลัก

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดเรื่อง “พายุฝนฟ้าคะนองแห้ง” อีกด้วย ปรากฏการณ์นี้ค่อนข้างหายากซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของมรสุม เมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้ ฝนจะไม่ตก (มันไปไม่ถึงระเหยเนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง)

ความเร็วในการเคลื่อนที่

สำหรับพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่ง ความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 20 กม./ชม. บางครั้งก็เร็วกว่านั้น หากใช้แนวป้องกันความเย็น ความเร็วอาจสูงถึง 80 กม./ชม. ในพายุฝนฟ้าคะนองหลายๆ ครั้ง ช่องพายุฝนฟ้าคะนองเก่าจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่ แต่ละแห่งครอบคลุมระยะทางค่อนข้างสั้น (ประมาณสองกิโลเมตร) แต่ระยะทางรวมเพิ่มขึ้น

กลไกการใช้พลังงานไฟฟ้า

สายฟ้าเองมาจากไหน? รอบๆ ก้อนเมฆ และภายในนั้นก็เคลื่อนตัวอยู่ตลอดเวลา กระบวนการนี้ค่อนข้างซับซ้อน วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการถึงการทำงานของประจุไฟฟ้าในกลุ่มเมฆที่เติบโตเต็มที่ โครงสร้างขั้วบวกแบบไดโพลมีอิทธิพลเหนือพวกมัน มีการกระจายอย่างไร? ประจุบวกจะอยู่ด้านบน และประจุลบจะอยู่ด้านล่างภายในเมฆ ตามสมมติฐานหลัก (วิทยาศาสตร์สาขานี้ยังถือว่ามีการสำรวจน้อย) อนุภาคที่หนักกว่าและใหญ่กว่าจะถูกประจุลบในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กและเบามีประจุบวก อันแรกล้มเร็วกว่าอันหลัง สิ่งนี้ทำให้เกิดการแยกประจุอวกาศในเชิงพื้นที่ กลไกนี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ อนุภาคของเม็ดน้ำแข็งหรือลูกเห็บสามารถถ่ายโอนประจุได้รุนแรง ขนาดและเครื่องหมายจะขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำในเมฆ อุณหภูมิอากาศ (โดยรอบ) และความเร็วการชน (ปัจจัยหลัก) ไม่สามารถละทิ้งอิทธิพลของกลไกอื่นได้ การคายประจุเกิดขึ้นระหว่างพื้นดินกับเมฆ (หรือบรรยากาศที่เป็นกลาง หรือบรรยากาศรอบนอก) ขณะนี้เราเห็นแสงวาบตัดผ่านท้องฟ้า หรือฟ้าผ่า. กระบวนการนี้มาพร้อมกับเสียงแหลมดัง (ฟ้าร้อง)

พายุฝนฟ้าคะนองอยู่ กระบวนการที่ยากลำบาก- อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษหรืออาจเป็นศตวรรษในการศึกษาเรื่องนี้

ต้นไม้มักจะกลายเป็นเป้าหมายของฟ้าผ่า ซึ่งบางครั้งก็นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรงมาก เราจะพูดถึงอันตรายของการถูกฟ้าผ่าทั้งต่อต้นไม้เองและผู้คนที่อาศัยอยู่ใกล้ต้นไม้ รวมถึงวิธีลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้

สายฟ้าฟาดที่ไหน?

สำหรับพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก พายุฝนฟ้าคะนองถือเป็นเรื่องปกติ ในเวลาเดียวกัน มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณหนึ่งพันห้าพันลูกที่โหมกระหน่ำทั่วโลก ตัวอย่างเช่น ทุกปี มอสโกเผชิญกับพายุฝนฟ้าคะนองมากกว่า 20 วัน แต่ถึงแม้จะคุ้นเคยกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้ แต่พลังของมันก็ไม่อาจสร้างความตกใจได้ กระแสฟ้าผ่าโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 100,000 โวลต์ และกระแสฟ้าผ่าอยู่ที่ 20,000–50,000 แอมแปร์ อุณหภูมิช่องฟ้าผ่าสูงถึง 25,000 – 30,000 °C จึงไม่น่าแปลกใจที่ฟ้าผ่าที่กระทบกับอาคาร ต้นไม้ หรือผู้คน และการแพร่กระจายของประจุไฟฟ้า มักจะนำไปสู่ผลที่ตามมาที่เป็นหายนะ

แม้ว่าฟ้าผ่าจะกระทบกับวัตถุบนพื้นเดี่ยว ไม่ว่าจะเป็นอาคาร เสากระโดงเรือ หรือต้นไม้ จะเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก แต่พลังทำลายล้างมหาศาลของมันทำให้พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่อันตรายที่สุดสำหรับมนุษย์ ตามสถิติ เหตุเพลิงไหม้ครั้งที่ 7 ในพื้นที่ชนบทเกิดขึ้นจากฟ้าผ่า ในแง่ของจำนวนผู้เสียชีวิตจากภัยพิบัติทางธรรมชาติ ฟ้าผ่าอยู่ในอันดับที่ 2 รองจากน้ำท่วมเท่านั้น

ความน่าจะเป็นที่จะเกิดความเสียหายต่อวัตถุบนพื้น (รวมถึงต้นไม้) จากฟ้าผ่าขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

• ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองในภูมิภาค (เกี่ยวข้องกับลักษณะภูมิอากาศ)
• ที่ความสูงของวัตถุ (ยิ่งสูงก็ยิ่งมีโอกาสเกิดฟ้าผ่ามากขึ้น);
• จากความต้านทานไฟฟ้าของวัตถุและชั้นของดินที่อยู่ข้างใต้ (ยิ่งความต้านทานไฟฟ้าของวัตถุและชั้นของดินที่อยู่ใต้วัตถุนั้นต่ำลง โอกาสที่จะมีฟ้าผ่าจะไหลเข้าไปก็จะยิ่งสูงขึ้น)

จากที่กล่าวมาข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าทำไมต้นไม้จึงกลายเป็นเป้าหมายของฟ้าผ่า ต้นไม้มักเป็นองค์ประกอบที่มีความสูงโดดเด่น ไม้มีชีวิตที่มีความชื้นอิ่มตัว ซึ่งเชื่อมต่อกับชั้นดินลึกที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ มักจะแสดงถึงการต่อลงดินที่ดี สายล่อฟ้าธรรมชาติ

กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองในการตั้งถิ่นฐานบางส่วนของภูมิภาคมอสโก

ถิ่น	ระยะเวลาเฉลี่ยของพายุฝนฟ้าคะนองต่อปี, ชั่วโมง	ความหนาแน่นจำเพาะของฟ้าผ่าต่อ 1 กม. ²	ลักษณะทั่วไปของการเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง
โวโลโกลัมสค์	40–60	4	สูง
อิสตรา	40–60	4	สูง
กรุงเยรูซาเล็มใหม่	40–60	4	สูง
ปาฟลอฟสกี้ โปซาด	20–40	2	เฉลี่ย
มอสโก	20–40	2	เฉลี่ย
คาชิรา	20–40	2	เฉลี่ย

ต้นไม้ถูกฟ้าผ่ามีอันตรายอย่างไร?

ผลที่ตามมาจากฟ้าผ่าบนต้นไม้มักจะสร้างความเสียหายทั้งต่อตัวมันเองและอาคารใกล้เคียง และยังก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อผู้คนที่อยู่ใกล้เคียงในขณะนั้นด้วย เมื่อประจุไฟฟ้าอันทรงพลังไหลผ่านไม้ จะเกิดการปล่อยความร้อนอย่างทรงพลังและการระเหยของความชื้นภายในลำต้นที่ระเบิดได้ ส่งผลให้เกิดความเสียหายในระดับความรุนแรงต่างๆ ตั้งแต่การไหม้หรือรอยแตกตื้นๆ ไปจนถึงการแตกหักของลำต้นหรือไฟของต้นไม้ ในบางกรณี ความเสียหายทางกลที่สำคัญเกิดขึ้นภายในลำต้น (รอยแตกตามยาวหรือการแตกของไม้ตามวงแหวนรายปี) ซึ่งมองไม่เห็นในทางปฏิบัติในระหว่างการตรวจสอบภายนอก แต่เพิ่มความเสี่ยงที่ต้นไม้ล้มอย่างมีนัยสำคัญในอนาคตอันใกล้นี้ บ่อยครั้ง ร้ายแรง แต่มองไม่เห็นเมื่อตรวจสอบด้วยสายตา ความเสียหายอาจเกิดขึ้นที่รากของต้นไม้ได้

หากความเสียหายจากฟ้าผ่าไม่นำไปสู่การทำลายหรือการตายของต้นไม้ในทันที การบาดเจ็บอย่างกว้างขวางที่ต้นไม้ได้รับอาจทำให้เกิดโรคที่เป็นอันตรายได้ เช่น โรคเน่า โรคเกี่ยวกับหลอดเลือด และพืชที่อ่อนแอจะกลายเป็นเหยื่อของศัตรูพืชที่ลำต้นได้ง่าย นี่อาจทำให้ต้นไม้ไม่ปลอดภัยหรือแห้งได้

ฟ้าผ่าลงบนต้นไม้ (รวมทั้งต้นไม้ที่มีชีวิต) มักทำให้เกิดไฟลุกลามไปยังอาคารใกล้เคียง บางครั้งทางระบายด้านข้างของต้นไม้จะถูกส่งไปยังผนังของอาคาร แม้ว่าจะติดตั้งสายล่อฟ้าไว้ก็ตาม ในที่สุด ศักย์ไฟฟ้าจากต้นไม้ที่ได้รับผลกระทบจะแพร่กระจายไปยังชั้นผิวดิน ซึ่งส่งผลให้สามารถถูกพาเข้าไปในอาคาร สร้างความเสียหายให้กับการสื่อสารใต้ดิน หรือทำให้เกิดการบาดเจ็บได้ ไฟฟ้าช็อตคนหรือสัตว์เลี้ยง

ฟ้าผ่าบนต้นไม้อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อวัสดุแม้ว่าจะไม่มีเหตุฉุกเฉินเกิดขึ้นก็ตาม ท้ายที่สุดแล้ว การประเมินความปลอดภัยของต้นไม้ดังกล่าว การดูแลเป็นพิเศษ หรือแม้แต่การกำจัดต้นไม้ที่แห้งหรือเป็นโรคที่สิ้นหวังออกง่ายๆ อาจเกี่ยวข้องกับต้นทุนวัสดุจำนวนมาก

บางครั้งทางระบายด้านข้างของต้นไม้จะถูกส่งไปยังผนังของอาคาร แม้ว่าจะติดตั้งสายล่อฟ้าไว้ก็ตาม

ประเด็นด้านกฎระเบียบ

ดังนั้นการป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้ที่มีค่าโดยเฉพาะ (ซึ่งเป็นศูนย์กลางขององค์ประกอบภูมิทัศน์ ประวัติศาสตร์และหายาก) หรือต้นไม้ที่เติบโตใกล้ที่อยู่อาศัยจึงสามารถพิสูจน์ได้ในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม ฐานบรรทัดฐานการสั่งจ่ายหรือควบคุมการป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้นั้นไม่มีอยู่ในประเทศของเราเลย สถานการณ์นี้น่าจะเป็นผลมาจากความเฉื่อยของกรอบการกำกับดูแลภายในประเทศมากกว่าการประเมินความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายจากฟ้าผ่าต่อต้นไม้ในสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะเป็นเมืองอย่างเพียงพอ

มาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่าภายในประเทศหลักในปัจจุบันมีขึ้นตั้งแต่ปี 1987 ทัศนคติต่อการป้องกันฟ้าผ่าในพื้นที่ชานเมืองในเอกสารนี้สะท้อนถึงความเป็นจริงและตำแหน่งของเวลานั้น มูลค่าวัสดุของอาคารชานเมืองส่วนใหญ่อยู่ในระดับต่ำ และผลประโยชน์ของรัฐมุ่งเน้นไปที่การปกป้องสาธารณะมากกว่าทรัพย์สินส่วนตัว นอกจากนี้ผู้รวบรวมมาตรฐานในประเทศยังดำเนินการจากสมมติฐานที่ว่าในระหว่างการก่อสร้างที่อยู่อาศัยชานเมือง รหัสอาคารและกฎเกณฑ์ต่างๆ แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งระยะห่างขั้นต่ำจากลำต้นของต้นไม้ถึงผนังอาคารควรมีอย่างน้อย 5 เมตร ในความเป็นจริงของการก่อสร้างชานเมือง บ้านมักจะตั้งอยู่ใกล้กับต้นไม้ ยิ่งกว่านั้นตามกฎแล้วเจ้าของต้นไม้ดังกล่าวไม่เต็มใจที่จะตกลงที่จะกำจัดพวกมันออกไป

ในประเทศอื่นๆ มีมาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่า: ตัวอย่างเช่น อเมริกัน - แอนซี่ เอ 300 ส่วนหนึ่ง 4 หรืออังกฤษ – มาตรฐานอังกฤษ 6651 ยังควบคุมการป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้อีกด้วย

ระยะห่างขั้นต่ำจากลำต้นของต้นไม้ถึงผนังอาคารต้องมีอย่างน้อย 5 เมตร

จำเป็นต้องมีการป้องกันเมื่อใด?

ในกรณีใดบ้างที่สมเหตุสมผลที่จะคิดถึงการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับต้นไม้? เราแสดงรายการปัจจัยต่างๆ ตามที่สามารถแนะนำการตัดสินใจดังกล่าวได้

ต้นไม้เติบโตในพื้นที่เปิดโล่งหรือสูงกว่าต้นไม้ อาคาร โครงสร้าง และองค์ประกอบบรรเทาที่อยู่ใกล้เคียงอย่างเห็นได้ชัด- วัตถุที่มีความสูงสูงกว่ามักถูกฟ้าผ่าบ่อยกว่า

บริเวณที่มีฝนฟ้าคะนองรุนแรง เมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองความถี่สูง โอกาสที่จะเกิดความเสียหายต่อต้นไม้ (รวมถึงวัตถุอื่นๆ) จะเพิ่มขึ้น ลักษณะสำคัญของการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองคือจำนวนชั่วโมงพายุฝนฟ้าคะนองโดยเฉลี่ยต่อปี เช่นเดียวกับความหนาแน่นเฉลี่ยของฟ้าผ่าลงสู่พื้นโลก (จำนวนฟ้าผ่าเฉลี่ยต่อปีต่อ 1 กม.²) ของพื้นผิวโลก ตัวบ่งชี้หลังใช้เพื่อคำนวณจำนวนความเสียหายจากฟ้าผ่าที่คาดไว้ต่อวัตถุ (รวมถึงต้นไม้) ต่อปี ตัวอย่างเช่น ในกรณีของพื้นที่ที่มีระยะเวลาพายุฝนฟ้าคะนองเฉลี่ย 40–60 ชั่วโมงต่อปี (โดยเฉพาะบางพื้นที่ของภูมิภาคมอสโก) ต้นไม้สูง 25 เมตรสามารถคาดการณ์ได้ว่าจะได้รับความเสียหายทุกๆ 20 ปี

ที่ตั้งของพื้นที่ใกล้อ่างเก็บน้ำ น้ำพุใต้ดิน มีความชื้นในดินสูง - การจัดเตรียมนี้เพิ่มความเสี่ยงที่ฟ้าผ่าจะกระทบต้นไม้อีกด้วย

ต้นไม้สูงนี้สูงจากอาคารไม่เกินสามเมตร ตำแหน่งของต้นไม้นี้ไม่ส่งผลต่อแนวโน้มที่จะเกิดฟ้าผ่า อย่างไรก็ตาม ความเสียหายต่อต้นไม้ที่ตั้งอยู่ใกล้กับอาคารก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญทั้งต่อตัวอาคารและผู้คนในอาคาร ในเวลาเดียวกันความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่ออาคารจากการปล่อยด้านข้างจะเพิ่มขึ้น ความเสี่ยงต่อความเสียหายของหลังคาเมื่อต้นไม้ล้มจะสูงมาก หากเกิดไฟไหม้ ไฟอาจลุกลามไปยังอาคารได้

กิ่งก้านของต้นไม้ห้อยอยู่เหนือหลังคาของอาคาร สัมผัสกับผนัง ทรงพุ่ม รางน้ำ หรือองค์ประกอบตกแต่งของส่วนหน้า- ในกรณีนี้ความเสี่ยงต่อความเสียหายต่ออาคาร ไฟไหม้ และการถ่ายโอนสารระบายไปยังบ้านก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ต้นไม้เป็นพรรณไม้ที่ถูกฟ้าผ่าบ่อยครั้งหรือสม่ำเสมอ - ต้นไม้บางชนิดมีแนวโน้มที่จะถูกฟ้าผ่ามากกว่าชนิดอื่นๆ ต้นโอ๊กมักถูกฟ้าผ่าบ่อยที่สุด

รากของต้นไม้ที่เติบโตใกล้อาคารอาจเข้ามาสัมผัสกัน รากฐานใต้ดินหรือการสื่อสารที่เหมาะสมกับบ้าน- ในกรณีนี้ เมื่อต้นไม้ถูกฟ้าผ่า โอกาสที่จะมีการปล่อย "พา" เข้าไปในสถานที่หรือเกิดความเสียหายต่อการสื่อสาร (เช่น เซ็นเซอร์ของระบบชลประทานและเครือข่ายไฟฟ้า) จะเพิ่มขึ้น

ผู้เชี่ยวชาญด้านการป้องกันฟ้าผ่าในอาคารแนะนำให้ติดตั้งสายล่อฟ้าแบบตั้งพื้น ในขณะที่ที่ระยะ 3 ถึง 10 ม. มีต้นไม้ที่มีความสูงที่เหมาะสมและพารามิเตอร์อื่น ๆ สำหรับการติดตั้งสายล่อฟ้าและตัวนำลง- การติดตั้งเสาแยกอาจมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างแพง สำหรับเจ้าของบ้านในชนบทหลายรายเสากระโดงดังกล่าวก็ไม่เป็นที่ยอมรับเช่นกัน และท้ายที่สุด การวางเสากระโดงไว้ในพื้นที่ป่าในลักษณะที่รากของต้นไม้ไม่เสียหายระหว่างการก่อสร้าง มิฉะนั้นอาจเป็นเรื่องยากมากที่จะวางเสากระโดงไว้ในบริเวณป่า

ความไวต่อความเสียหายของต้นไม้บางชนิดที่ไม่มีการป้องกัน
(จากมาตรฐาน แอนซี่ เอ 300, ส่วนหนึ่ง 4)

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของระบบป้องกันฟ้าผ่าคือ การปล่อยฟ้าผ่านั้น "ถูกสกัดกั้น" โดยสายล่อฟ้า ซึ่งดำเนินการอย่างปลอดภัยโดยตัวนำลง และส่งไปยังชั้นลึกของดินโดยใช้สายดิน

ส่วนประกอบของระบบป้องกันฟ้าผ่าจากต้นไม้ ได้แก่ เทอร์มินัลทางอากาศ (หนึ่งรายการขึ้นไป) ตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะ ตัวนำไฟฟ้าลงใต้ดิน และระบบสายดินที่ประกอบด้วยแท่งหรือแผ่นดินหลายอัน

เมื่อพัฒนาแผนการป้องกันฟ้าผ่าของเราเอง เราต้องเผชิญกับความจำเป็นในการรวมมาตรฐานภายในประเทศสำหรับการป้องกันฟ้าผ่าของอาคารและโครงสร้างเข้ากับมาตรฐานตะวันตกที่ควบคุมการป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้ ความจำเป็นในการรวมกันดังกล่าวเกิดจากการที่มาตรฐานภายในประเทศในปัจจุบันไม่มีคำแนะนำในการติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าบนต้นไม้ และกฎระเบียบที่เก่ากว่านั้นรวมถึงคำแนะนำที่เป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพของต้นไม้ ขณะเดียวกันมาตรฐานอเมริกัน ANSI A 300 ซึ่งประกอบด้วย รายละเอียดข้อมูลในการติดตั้งระบบบนต้นไม้และหลักการติดตั้งและบำรุงรักษาทำให้มีข้อกำหนดที่ต่ำกว่าสำหรับความปลอดภัยทางไฟฟ้าของระบบเมื่อเปรียบเทียบกับมาตรฐานในประเทศ

ส่วนประกอบป้องกันฟ้าผ่าทำจากทองแดงหรือสแตนเลส ในกรณีนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน จะใช้วัสดุที่เลือกเพียงชนิดเดียวในการเชื่อมต่อและหน้าสัมผัสระหว่างองค์ประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเมื่อใช้ทองแดงอนุญาตให้ใช้ส่วนประกอบยึดสีบรอนซ์ได้ ส่วนประกอบที่เป็นทองแดงมีราคาแพงกว่า แต่มีค่าการนำไฟฟ้ามากกว่า ซึ่งช่วยให้ส่วนประกอบมีขนาดเล็กลง มองเห็นได้น้อยลง และลดต้นทุนการติดตั้งระบบ

ตามสถิติ เหตุเพลิงไหม้ครั้งที่ 7 ในพื้นที่ชนบทเกิดขึ้นจากฟ้าผ่า ในแง่ของจำนวนผู้เสียชีวิตจากภัยพิบัติทางธรรมชาติ ฟ้าผ่าอยู่ในอันดับที่ 2 รองจากน้ำท่วมเท่านั้น

ส่วนประกอบของระบบ

สายล่อฟ้าเป็นท่อโลหะปิดที่ปลาย ตัวนำลงจะเข้าไปในสายล่อฟ้าและยึดไว้ด้วยสลักเกลียว

สำหรับต้นไม้ที่มีมงกุฎแผ่ออก อาจจำเป็นต้องมีตัวสะสมกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติม เนื่องจากในกรณีนี้ การปล่อยฟ้าผ่าสามารถฟาดกิ่งไม้หรือยอดที่อยู่ห่างจากสายล่อฟ้าได้ หากต้นไม้มีระบบรองรับกิ่งก้านเชิงกลที่ใช้สายเคเบิลโลหะ เมื่อทำการป้องกันฟ้าผ่า จะต้องต่อสายดินด้วย ในการทำเช่นนี้ให้ต่อตัวนำกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมเข้ากับตัวนำโดยใช้หน้าสัมผัสแบบโบลต์ ควรคำนึงว่าการสัมผัสโดยตรงกับทองแดงกับสายสังกะสีเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้เนื่องจากจะทำให้เกิดการกัดกร่อน

ตัวนำลงจากสายล่อฟ้าและหน้าสัมผัสเพิ่มเติมเชื่อมต่อกันโดยใช้หน้าสัมผัสหนีบพิเศษหรือจุดต่อแบบสลักเกลียว ตามมาตรฐาน ANSI A 300 ตัวนำดาวน์ในรูปแบบของสายเคเบิลเหล็กแข็งที่มีการทอแบบต่างๆ ใช้สำหรับป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้ ตามมาตรฐานภายในประเทศ หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพขั้นต่ำของตัวนำลงที่เป็นทองแดงคือ 16 มม.² ส่วนหน้าตัดที่มีประสิทธิภาพขั้นต่ำของตัวนำลงที่เป็นเหล็กคือ 50 มม. เมื่อวางตัวนำผ่านไม้จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการโค้งงอที่แหลมคม ยอมรับการโค้งงอของตัวนำลงที่มุมน้อยกว่า 900 รัศมีความโค้งของส่วนโค้งไม่ควรน้อยกว่า 20 ซม.

ตัวนำลงนั้นติดอยู่กับลำตัวโดยใช้ที่หนีบโลหะซึ่งฝังอยู่ในไม้ของลำตัวหลายเซนติเมตร วัสดุของแคลมป์ไม่ควรทำให้เกิดการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสเมื่อเชื่อมต่อกับตัวนำด้านล่าง เป็นไปไม่ได้ที่จะยึดตัวนำลงโดยมัดไว้กับต้นไม้ด้วยลวดเนื่องจากการเติบโตของลำต้นในแนวรัศมีจะทำให้เกิดการบาดเจ็บของวงแหวนและทำให้ต้นไม้แห้ง การยึดตัวนำลงบนพื้นผิวของลำตัวอย่างเข้มงวด (ด้วยลวดเย็บกระดาษ) จะนำไปสู่การเจริญเติบโตของพวกมันในลำตัว ลดความทนทานและความปลอดภัยของระบบ และการพัฒนาของลำต้นที่เน่าเปื่อยอย่างกว้างขวาง ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการยึดระบบคือการติดตั้งที่หนีบแบบไดนามิก ในกรณีนี้ เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของลำตัวเพิ่มขึ้น ตัวยึดที่มีสายเคเบิลจะถูกกดไปที่ปลายก้านโดยอัตโนมัติด้วยแรงกดของเนื้อเยื่อไม้ โปรดทราบว่าการตอกหมุดของแคลมป์ให้ลึกเข้าไปในไม้สักสองสามเซนติเมตรและการห่อหุ้มบางส่วนด้วยไม้ในภายหลังนั้นไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ เลย

ตัวนำลงจะลงไปตามลำตัวจนถึงฐานและฝังไว้ในคูน้ำ

ความลึกของร่องลึกขั้นต่ำสำหรับส่วนใต้ดินของตัวนำลงที่กำหนดโดยมาตรฐาน ANSI A 300 คือ 20 ซม. ร่องลึกก้นสมุทรจะถูกขุดด้วยตนเองโดยคงจำนวนรากสูงสุดไว้ ในกรณีที่ไม่พึงประสงค์อย่างยิ่งต่อความเสียหายของราก ควรใช้อุปกรณ์พิเศษในการสร้างคูน้ำ ตัวอย่างเช่น มีดลมเป็นเครื่องมืออัดลมที่ออกแบบมาเพื่อการทำงาน กำแพงดินในโซนลำต้นของต้นไม้ ด้วยการใช้กระแสลมที่แรงและเน้นเฉพาะ อุปกรณ์นี้สามารถกำจัดอนุภาคในดินได้โดยไม่ทำลายแม้แต่รากต้นไม้ที่ดีที่สุด

ประเภทและพารามิเตอร์ของอุปกรณ์กราวด์และระยะทางที่ตัวนำลงควรขยายออกไปจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของดิน นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการลดความต้านทานต่อกราวด์ของพัลส์ให้อยู่ในระดับที่ต้องการ - ความต้านทานไฟฟ้าต่อการแพร่กระจายของพัลส์กระแสไฟฟ้าจากอิเล็กโทรดกราวด์ ตามมาตรฐานภายในประเทศ ในสถานที่ที่มีผู้คนเยี่ยมชมเป็นประจำ ความต้านทานดังกล่าวไม่ควรเกิน 10 โอห์ม ค่าความต้านทานกราวด์นี้ควรไม่รวมการสลายประกายไฟของกระแสจากตัวนำลงใต้ดินและอิเล็กโทรดกราวด์ถึงพื้นผิวดิน ดังนั้น จึงป้องกันความเสียหายต่อผู้คน อาคาร และการสื่อสารจากกระแสไฟฟ้า ตัวบ่งชี้ดินหลักที่กำหนดทางเลือกของโครงร่างการต่อลงดินคือความต้านทานของดิน - ความต้านทานระหว่างทั้งสองด้านของดิน 1 m³เมื่อกระแสไหลผ่าน

ยิ่งค่าความต้านทานของดินสูง ระบบสายดินจะต้องกว้างขวางมากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าประจุไฟฟ้าจะไหลอย่างปลอดภัย บนดินที่มีความต้านทานต่ำ - สูงถึง 300 โอห์ม (ดินร่วน, ดินเหนียว, พื้นที่ชุ่มน้ำ) - ตามกฎแล้วจะใช้ระบบกราวด์ของแท่งกราวด์แนวตั้งสองแท่งที่เชื่อมต่อกันด้วยตัวนำลง รักษาระยะห่างระหว่างแท่งอย่างน้อย 5 ม. ความยาวของแท่งคือ 2.5–3 ม. ปลายด้านบนของแท่งจมลงไป 0.5 ม.

บนดินด้วย ค่าขนาดใหญ่ ความต้านทาน(ดินร่วนทราย, ทราย, กรวด) ใช้ระบบสายดินแบบหลายคาน เมื่อจำกัดความลึกของการกราวด์ที่เป็นไปได้ จะใช้แผ่นกราวด์ เพื่อความสะดวกในการตรวจสอบและทดสอบความน่าเชื่อถือของการลงกราวด์ จะมีการติดตั้งบ่อขนาดเล็กไว้เหนือองค์ประกอบกราวด์

ความต้านทานของดินไม่ใช่ค่าคงที่ ค่าของมันขึ้นอยู่กับความชื้นในดินเป็นอย่างมาก ดังนั้นในช่วงฤดูแล้งความน่าเชื่อถือของการต่อสายดินอาจลดลง มีการใช้เทคนิคหลายอย่างเพื่อป้องกันสิ่งนี้ ขั้นแรก ให้วางแท่งกราวด์ไว้ในพื้นที่รดน้ำทุกครั้งที่เป็นไปได้ ประการที่สอง ส่วนบนของแท่งถูกฝังอยู่ใต้ผิวดิน 0.5 ม. (ดินส่วนบน 0.5 ม. มีแนวโน้มที่จะทำให้แห้งมากที่สุด) ประการที่สามหากจำเป็นให้เติมเบนโทไนท์ลงในดินซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ช่วยรักษาความชื้นตามธรรมชาติ เบนโทไนต์เป็นอนุภาคคอลลอยด์ขนาดเล็กของดินแร่ ซึ่งมีช่องว่างของรูพรุนซึ่งกักเก็บความชื้นได้ดีและทำให้ความชื้นในดินคงที่

ไม้มีชีวิตที่มีความชื้นอิ่มตัวซึ่งเชื่อมต่อกับชั้นดินลึกที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ มักจะเป็นตัวแทนของสายฟ้าผ่าตามธรรมชาติที่มีการลงกราวด์อย่างดี

ข้อผิดพลาดทั่วไป

ในทางปฏิบัติในบ้านไม่ค่อยมีการใช้การป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้และในกรณีที่ดำเนินการไปแล้วจะมีข้อผิดพลาดร้ายแรงหลายประการเกิดขึ้นในระหว่างการออกแบบ ดังนั้นตามกฎแล้วแท่งโลหะจึงถูกใช้เป็นสายล่อฟ้าโดยยึดกับต้นไม้โดยใช้ลวดหรือห่วงโลหะ ตัวเลือกการยึดนี้นำไปสู่การบาดเจ็บเป็นรูปวงแหวนอย่างรุนแรงที่ลำตัวซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจะทำให้ต้นไม้แห้งสนิท อันตรายบางประการยังเกิดจากการที่ตัวนำไฟฟ้าหล่นเข้าไปในลำต้นของต้นไม้ ทำให้เกิดบาดแผลตามยาวที่เปิดกว้างบนลำต้น

เนื่องจากช่างไฟฟ้าเป็นผู้ดำเนินการติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าบนต้นไม้ ในการปีนต้นไม้ พวกเขามักจะใช้รองเท้าบู๊ต (ตะปู) - รองเท้าบูทที่มีหนามแหลมโลหะซึ่งทำให้ต้นไม้ได้รับบาดเจ็บสาหัส

น่าเสียดายที่คุณสมบัติของมงกุฎต้นไม้ก็ถูกมองข้ามเช่นกัน: ตามกฎแล้วไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงความจำเป็นในการติดตั้งสายล่อฟ้าหลายอันบนต้นไม้ที่มียอดหลายยอดที่มีมงกุฎกว้าง แต่ก็ไม่ได้คำนึงถึงข้อบกพร่องทางโครงสร้างในการแตกแขนงของต้นไม้ด้วย บัญชีซึ่งมักจะนำไปสู่การแตกหักของยอดด้วยสายล่อฟ้าที่ติดตั้งไว้

การป้องกันฟ้าผ่าของต้นไม้ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นเรื่องธรรมดา ข้อบ่งชี้ในการดำเนินการค่อนข้างหายากในพื้นที่ที่มีพายุฝนฟ้าคะนองปานกลาง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการป้องกันฟ้าผ่าบนต้นไม้ การดำเนินการอย่างถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เมื่อออกแบบและติดตั้งระบบดังกล่าว สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาไม่เพียงแต่ความน่าเชื่อถือของสายล่อฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความปลอดภัยของระบบสำหรับต้นไม้ที่ได้รับการคุ้มครองด้วย

ความน่าเชื่อถือขั้นสุดท้ายของการป้องกันฟ้าผ่าจะขึ้นอยู่กับทั้งสองอย่าง ทางเลือกที่เหมาะสมวัสดุ หน้าสัมผัส และการต่อสายดิน และความเสถียรของต้นไม้เอง โดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของโครงสร้างมงกุฎ การเจริญเติบโตในแนวรัศมี และตำแหน่งของระบบรากของต้นไม้เท่านั้นจึงจะสามารถสร้างระบบป้องกันฟ้าผ่าที่เชื่อถือได้และไม่ก่อให้เกิดการบาดเจ็บที่เป็นอันตรายกับต้นไม้ดังนั้นจึงไม่สร้าง ความเสี่ยงที่ไม่จำเป็นสำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียง

กระทรวงศึกษาธิการแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐคาซาน
คณะภูมิศาสตร์และนิเวศวิทยา
ภาควิชาอุตุนิยมวิทยา ภูมิอากาศ และนิเวศวิทยาบรรยากาศ
กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองที่จังหวัดปเรดคามี
งานหลักสูตร
นักศึกษาชั้นปีที่ 3 ก. 259 ดี.วี. คิมเชนโก

หัวหน้างานด้านวิทยาศาสตร์ รองศาสตราจารย์ Tudriy V.D. -
คาซาน 2550
เนื้อหา

การแนะนำ
1. กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง
1.1. ลักษณะของพายุฝนฟ้าคะนอง
1.2. พายุฝนฟ้าคะนอง อิทธิพลต่อมนุษย์และเศรษฐกิจของประเทศ
1.3. พายุฝนฟ้าคะนองและกิจกรรมสุริยะ
2. วิธีการรับและประมวลผลข้อมูลเริ่มต้น
2.1. การได้รับวัสดุเริ่มต้น
2.2. ลักษณะทางสถิติเบื้องต้น
2.3. ลักษณะทางสถิติของดัชนีกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง
2.4. การกระจายตัวของลักษณะทางสถิติพื้นฐาน
2.5. วิเคราะห์แนวโน้ม
2.6. การถดถอยขึ้นอยู่กับจำนวนวันโดยมีพายุฝนฟ้าคะนองกับตัวเลขหมาป่า
บทสรุป
วรรณกรรม
การใช้งาน
การแนะนำ

การพัฒนาโดยทั่วไปของเมฆคิวมูโลนิมบัสและการตกตะกอนจากเมฆเหล่านี้สัมพันธ์กับปรากฏการณ์อันทรงพลังของกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ กล่าวคือ การปล่อยกระแสไฟฟ้าหลายครั้งในเมฆหรือระหว่างเมฆกับโลก การปล่อยประกายไฟดังกล่าวเรียกว่าฟ้าผ่า และเสียงที่ตามมาเรียกว่าฟ้าร้อง กระบวนการทั้งหมดซึ่งมักมาพร้อมกับลมพายุที่เพิ่มขึ้นในระยะสั้นเรียกว่าพายุฝนฟ้าคะนอง
พายุฝนฟ้าคะนองก่อให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อเศรษฐกิจของประเทศ การวิจัยของพวกเขาให้ความสนใจเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่นในด้านเศรษฐกิจหลักและ การพัฒนาสังคมสหภาพโซเวียตในปี 2529-2533 และมีเหตุการณ์สำคัญเกิดขึ้นในช่วงปี พ.ศ. 2543 ในหมู่พวกเขา การวิจัยเกี่ยวกับปรากฏการณ์สภาพอากาศที่เป็นอันตรายต่อเศรษฐกิจของประเทศและการปรับปรุงวิธีการพยากรณ์ รวมถึงพายุฝนฟ้าคะนองและฝนที่ตกลงมา ลูกเห็บและพายุต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง ได้รับความสำคัญเป็นพิเศษ ปัจจุบันมีการให้ความสนใจอย่างมากกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับพายุฝนฟ้าคะนองและการป้องกันฟ้าผ่า
นักวิทยาศาสตร์หลายคนจากเราและ ต่างประเทศ- เมื่อกว่า 200 ปีที่แล้ว B. Franklin ได้กำหนดลักษณะทางไฟฟ้าของพายุฝนฟ้าคะนองไว้ Lomonosov แนะนำทฤษฎีแรกของกระบวนการทางไฟฟ้าในพายุฝนฟ้าคะนอง อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีทฤษฎีทั่วไปเกี่ยวกับพายุฝนฟ้าคะนองที่น่าพอใจ
ตัวเลือกตกอยู่ในหัวข้อนี้ไม่ใช่โดยบังเอิญ ใน เมื่อเร็วๆ นี้ความสนใจในกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองกำลังเพิ่มขึ้นซึ่งมีสาเหตุมาจากหลายปัจจัย หนึ่งในนั้นคือ การศึกษาเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของพายุฝนฟ้าคะนอง การปรับปรุงการพยากรณ์พายุฝนฟ้าคะนอง และวิธีการป้องกันฟ้าผ่า เป็นต้น
จุดประสงค์นี้ งานหลักสูตรคือการศึกษาลักษณะชั่วคราวของการกระจายตัวและการถดถอยของการพึ่งพากิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองกับจำนวนหมาป่าในช่วงเวลาต่างๆ และในภูมิภาคต่างๆ ของภูมิภาคเปรดคัมเย
วัตถุประสงค์ของรายวิชา
1. สร้างธนาคารข้อมูลบนสื่อทางเทคนิคตามจำนวนวันโดยมีพายุฝนฟ้าคะนองโดยแยกเป็นสิบวัน ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง และตัวเลข Wolf เป็นลักษณะหลักของกิจกรรมแสงอาทิตย์
2. คำนวณลักษณะทางสถิติหลักของระบอบพายุฝนฟ้าคะนอง
3. หาสมการแนวโน้มจำนวนวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง
4. ค้นหาสมการการถดถอยสำหรับจำนวนวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนองเป็นตัวเลขเปรดคัมเยและหมาป่า
บทที่ 1 กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง
1.1 ลักษณะของพายุฝนฟ้าคะนอง

ลักษณะสำคัญของพายุฝนฟ้าคะนองคือ จำนวนวันที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง และความถี่ของพายุฝนฟ้าคะนอง
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะบนบกในละติจูดเขตร้อน มีหลายพื้นที่ที่มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 100-150 วันหรือมากกว่าต่อปี ในมหาสมุทรเขตร้อนจะมีพายุฝนฟ้าคะนองน้อยกว่ามาก ประมาณ 10-30 วันต่อปี พายุหมุนเขตร้อนมักมาพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงเสมอ แต่ไม่ค่อยสังเกตเห็นสิ่งรบกวนดังกล่าว
ในละติจูดกึ่งเขตร้อนซึ่งมีชัยเหนือ ความดันสูงมีพายุฝนฟ้าคะนองน้อยกว่ามาก: บนบกมี 20-50 วันโดยมีพายุฝนฟ้าคะนองต่อปี, เหนือทะเล 5-20 วัน ในละติจูดพอสมควร จะมีพายุฝนฟ้าคะนอง 10-30 วัน บนบก และ 5-10 วัน ในทะเล ในละติจูดขั้วโลก พายุฝนฟ้าคะนองถือเป็นปรากฏการณ์ที่อยู่โดดเดี่ยว
การลดลงของจำนวนพายุฝนฟ้าคะนองจากละติจูดต่ำไปสูงมีความสัมพันธ์กับปริมาณน้ำในเมฆที่ละติจูดลดลงเนื่องจากอุณหภูมิลดลง
ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองมักเกิดขึ้นบ่อยที่สุดในช่วงฤดูฝน ในละติจูดพอสมควรเหนือพื้นดิน ความถี่สูงสุดของพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นในฤดูร้อน ซึ่งเป็นช่วงที่การพาความร้อนในมวลอากาศในท้องถิ่นพัฒนาอย่างรุนแรง ในฤดูหนาว พายุฝนฟ้าคะนองในละติจูดพอสมควรมีน้อยมาก แต่เหนือมหาสมุทร พายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดขึ้นในมวลอากาศเย็นที่ได้รับความร้อนจากด้านล่างด้วยน้ำอุ่น มีความถี่สูงสุดที่จะเกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาว ในพื้นที่ทางตะวันตกไกลของยุโรป (หมู่เกาะบริติช ชายฝั่งนอร์เวย์) พายุฝนฟ้าคะนองในฤดูหนาวก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน
คาดว่ามีพายุฝนฟ้าคะนอง 1,800 ครั้งเกิดขึ้นพร้อมกันบนโลก และเกิดฟ้าผ่าประมาณ 100 ครั้งทุกๆ วินาที พายุฝนฟ้าคะนองมักพบในภูเขามากกว่าบนที่ราบ
1.2 พายุฝนฟ้าคะนอง ผลกระทบต่อประชาชนและเศรษฐกิจของประเทศ

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่คนที่ไม่สังเกตมากที่สุดสังเกตเห็น ผลกระทบที่เป็นอันตรายเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับผลประโยชน์ของมัน แม้ว่าจะมีบทบาทสำคัญก็ตาม ปัจจุบันปัญหาการพยากรณ์พายุฝนฟ้าคะนองและปรากฏการณ์การพาความร้อนที่เป็นอันตรายที่เกี่ยวข้องดูเหมือนจะเป็นปัญหาที่เร่งด่วนที่สุดและเป็นปัญหาที่ยากที่สุดในอุตุนิยมวิทยา ปัญหาหลักในการแก้ไขปัญหาอยู่ที่ความไม่แน่นอนของการกระจายตัวของพายุฝนฟ้าคะนอง และความซับซ้อนของความสัมพันธ์ระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองกับปัจจัยหลายประการที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนอง การพัฒนาพายุฝนฟ้าคะนองมีความเกี่ยวข้องกับพัฒนาการของการพาความร้อน ซึ่งมีความแปรผันตามเวลาและพื้นที่มาก การพยากรณ์พายุฝนฟ้าคะนองก็มีความซับซ้อนเช่นกัน เพราะนอกเหนือจากการพยากรณ์สถานการณ์โดยรวมแล้ว ยังจำเป็นต้องคาดการณ์การแบ่งชั้นและความชื้นของอากาศที่ระดับความสูง ความหนาของชั้นเมฆ และความเร็วสูงสุดของกระแสลมที่พัดขึ้น จำเป็นต้องรู้ว่ากิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ อิทธิพลของพายุฝนฟ้าคะนองที่มีต่อมนุษย์ สัตว์ ชนิดที่แตกต่างกันกิจกรรม; ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันฟ้าผ่าก็มีความเกี่ยวข้องในอุตุนิยมวิทยาเช่นกัน
การทำความเข้าใจธรรมชาติของพายุฝนฟ้าคะนองเป็นสิ่งสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับนักอุตุนิยมวิทยาเท่านั้น การศึกษากระบวนการทางไฟฟ้าในปริมาณมหาศาลดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของห้องปฏิบัติการทำให้สามารถสร้างกฎทางกายภาพทั่วไปมากขึ้นเกี่ยวกับธรรมชาติของการปล่อยและการปล่อยไฟฟ้าแรงสูงในเมฆละอองลอย ความลึกลับของบอลสายฟ้าสามารถเปิดเผยได้ก็ต่อเมื่อเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในพายุฝนฟ้าคะนองเท่านั้น
พายุฝนฟ้าคะนองแบ่งออกเป็นมวลภายในและหน้าผากตามแหล่งกำเนิด
พายุฝนฟ้าคะนองในมวลนั้นสังเกตได้เป็นสองประเภท: ในมวลอากาศเย็นที่เคลื่อนไปยังพื้นผิวโลกอุ่น และเหนือพื้นที่ร้อนในฤดูร้อน (พายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่นหรือพายุฝนฟ้าคะนองร้อน) ในทั้งสองกรณี การเกิดพายุฝนฟ้าคะนองมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาที่ทรงพลังของเมฆพาความร้อน และด้วยเหตุนี้ จึงมีความไม่แน่นอนอย่างมากในการแบ่งชั้นบรรยากาศและการเคลื่อนที่ของอากาศในแนวดิ่งที่รุนแรง
พายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้าสัมพันธ์กับแนวรบเย็นเป็นหลัก โดยที่อากาศอุ่นถูกบังคับขึ้นด้านบนโดยลมเย็นที่พัดเข้ามา ในฤดูร้อน เหนือพื้นดินมักเกี่ยวข้องกับแนวรบอบอุ่น อากาศอุ่นแบบภาคพื้นทวีปที่ลอยขึ้นมาเหนือพื้นผิวแนวหน้าที่อบอุ่นในฤดูร้อนสามารถแบ่งชั้นได้ไม่เสถียรอย่างมาก ดังนั้นการพาความร้อนที่รุนแรงจึงสามารถเกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านหน้าได้
ทราบการกระทำของฟ้าผ่าต่อไปนี้: ความร้อน เครื่องกล เคมี และไฟฟ้า
อุณหภูมิของฟ้าผ่าอยู่ที่ 8,000 ถึง 33,000 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อความร้อนอย่างมาก สิ่งแวดล้อม- ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกาประเทศเดียว ฟ้าผ่าทำให้เกิดไฟป่าประมาณ 10,000 ครั้งทุกปี อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี ไฟเหล่านี้ก็มีประโยชน์ ตัวอย่างเช่น ในแคลิฟอร์เนีย ไฟที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งได้แผ้วถางพื้นที่ป่าที่มีการเจริญเติบโตมานานแล้ว โดยไม่มีนัยสำคัญและไม่เป็นอันตรายต่อต้นไม้
สาเหตุของการเกิดแรงทางกลระหว่างฟ้าผ่าคือการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิ ความดันของก๊าซและไอระเหยที่เกิดขึ้น ณ จุดที่กระแสฟ้าผ่าผ่านไป ตัวอย่างเช่น เมื่อฟ้าผ่ากระทบต้นไม้ น้ำยางของต้นไม้หลังจากกระแสน้ำไหลผ่าน ต้นไม้จะกลายเป็นสถานะแก๊ส นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงนี้ยังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในธรรมชาติ ส่งผลให้ลำต้นของต้นไม้แตกออกจากกัน
ผลกระทบทางเคมีของฟ้าผ่ามีน้อยและเกิดจากการอิเล็กโทรลิซิสขององค์ประกอบทางเคมี
การกระทำที่อันตรายที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตคือการกระทำทางไฟฟ้า เนื่องจากผลของการกระทำนี้ฟ้าผ่าอาจทำให้สิ่งมีชีวิตเสียชีวิตได้ เมื่อฟ้าผ่าโจมตีอาคารหรืออุปกรณ์ที่ไม่มีการป้องกันหรือไม่ดี จะทำให้คนหรือสัตว์เสียชีวิตอันเป็นผลมาจากการสร้างไฟฟ้าแรงสูงในวัตถุแต่ละชิ้น บุคคลหรือสัตว์เพียงต้องสัมผัสหรืออยู่ใกล้พวกเขาเท่านั้น ฟ้าผ่าโจมตีบุคคลแม้ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองเล็กน้อย และการโจมตีโดยตรงแต่ละครั้งมักจะเป็นอันตรายถึงชีวิตสำหรับเขา หลังจากเกิดฟ้าผ่าทางอ้อม บุคคลมักจะไม่ตาย แต่ในกรณีนี้ จำเป็นต้องได้รับความช่วยเหลืออย่างทันท่วงทีเพื่อช่วยชีวิตเขา
ไฟป่า สายไฟและการสื่อสารเสียหาย เครื่องบินและยานอวกาศเสียหาย โรงเก็บน้ำมันที่ถูกเผา พืชผลทางการเกษตรที่ถูกทำลายโดยลูกเห็บ หลังคาถูกลมพายุพัดพัง ผู้คนและสัตว์เสียชีวิตจากฟ้าผ่า นี่ไม่ใช่รายการผลที่ตามมาทั้งหมด ด้วยสถานการณ์พายุฝนฟ้าคะนอง
ความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่าในเวลาเพียงหนึ่งปีทั่วโลกมีมูลค่าประมาณหลายล้านดอลลาร์ ในเรื่องนี้ มีการพัฒนาวิธีการป้องกันฟ้าผ่าแบบใหม่ขั้นสูงและการพยากรณ์พายุฝนฟ้าคะนองที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งในทางกลับกัน จะนำไปสู่การศึกษากระบวนการพายุฝนฟ้าคะนองในเชิงลึกมากขึ้น
1.3 พายุฝนฟ้าคะนองและกิจกรรมสุริยะ

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการเชื่อมต่อระหว่างแสงอาทิตย์กับโลกมาเป็นเวลานาน พวกเขาได้ข้อสรุปอย่างมีเหตุผลว่าไม่เพียงพอที่จะถือว่าดวงอาทิตย์เป็นเพียงแหล่งพลังงานรังสีเท่านั้น พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งหลักของปรากฏการณ์เคมีกายภาพส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศ อุทกสเฟียร์ และชั้นผิวของเปลือกโลก โดยธรรมชาติแล้วความผันผวนอย่างมากของปริมาณพลังงานนี้ส่งผลต่อปรากฏการณ์เหล่านี้
นักดาราศาสตร์ชาวซูริก อาร์. วูล์ฟ (อาร์. วูล์ฟ, พ.ศ. 2359-2436) มีส่วนร่วมในการจัดระบบข้อมูลเกี่ยวกับกิจกรรมสุริยะ เขาพิจารณาแล้วว่าตามค่าเฉลี่ยเลขคณิต ระยะเวลาของจำนวนจุดดับสูงสุดและต่ำสุด - สูงสุดและต่ำสุดของกิจกรรมสุริยะ - เท่ากับสิบเอ็ดปี
การเติบโตของกระบวนการสร้างคราบจากจุดต่ำสุดไปจนถึงสูงสุดนั้นเกิดขึ้นในการกระโดดที่มีการขึ้นและลงอย่างรวดเร็ว การเลื่อน และการหยุดชะงัก การกระโดดมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องและเมื่อถึงจุดสูงสุดก็จะถึงค่าสูงสุด การกระโดดในลักษณะที่ปรากฏและการหายไปของจุดเหล่านี้เห็นได้ชัดว่าเป็นสาเหตุของผลกระทบหลายประการที่เกิดขึ้นบนโลก
ลักษณะเฉพาะที่บ่งบอกถึงความเข้มข้นของกิจกรรมสุริยะที่เสนอโดยรูดอล์ฟ วูล์ฟในปี ค.ศ. 1849 มากที่สุดคือ เลขหมาป่าหรือที่เรียกว่าเลขจุดบนดวงอาทิตย์ซูริก คำนวณโดยสูตร W=k*(f+10g) โดยที่ f คือจำนวนจุดที่สังเกตได้บนจานสุริยะ g คือจำนวนกลุ่มที่เกิดจากจุดเหล่านั้น k คือสัมประสิทธิ์การทำให้เป็นมาตรฐานที่ได้มาจากผู้สังเกตการณ์และกล้องโทรทรรศน์แต่ละคน เพื่อที่จะสามารถแบ่งปันค่าสัมพัทธ์ที่พวกเขาพบโดยตัวเลขหมาป่า เมื่อคำนวณ f แต่ละคอร์ ("เงา") ที่แยกออกจากแกนที่อยู่ติดกันด้วยเงามัว รวมถึงแต่ละรูพรุน (จุดเล็กๆ ที่ไม่มีเงามัว) จะถือเป็นจุด เมื่อคำนวณ g แต่ละจุดและแม้แต่รูขุมขนจะถือเป็นกลุ่ม
จากสูตรนี้ชัดเจนว่าดัชนี Wolf เป็นดัชนีที่ให้ทั้งหมด ลักษณะทั่วไปกิจกรรมจุดบอดของดวงอาทิตย์ ไม่ได้คำนึงถึงด้านคุณภาพของกิจกรรมแสงอาทิตย์โดยตรง เช่น พลังของสปอตและความเสถียรเมื่อเวลาผ่านไป
หมายเลขหมาป่าสัมบูรณ์ เช่น การนับโดยผู้สังเกตการณ์รายใดรายหนึ่งจะพิจารณาจากผลรวมของผลคูณของเลขสิบด้วยจำนวนกลุ่มจุดบอดบนดวงอาทิตย์ทั้งหมด โดยจุดบอดบนดวงอาทิตย์แต่ละจุดจะถูกนับเป็นกลุ่ม และจำนวนรวมของทั้งกลุ่มจุดบอดเดี่ยวและกลุ่มจุดบอดบนดวงอาทิตย์ จำนวนหมาป่าสัมพัทธ์ถูกกำหนดโดยการคูณจำนวนหมาป่าสัมบูรณ์ด้วยปัจจัยการทำให้เป็นมาตรฐาน ซึ่งกำหนดสำหรับผู้สังเกตการณ์แต่ละคนและกล้องโทรทรรศน์ของเขา
ได้รับการฟื้นฟูจากแหล่งประวัติศาสตร์ เริ่มตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 16 เมื่อเริ่มการคำนวณจำนวนจุดดับ ข้อมูลทำให้สามารถรับตัวเลขหมาป่าโดยเฉลี่ยในแต่ละเดือนที่ผ่านมาได้ ทำให้สามารถระบุลักษณะของวัฏจักรกิจกรรมสุริยะตั้งแต่เวลานั้นจนถึงปัจจุบันได้
กิจกรรมเป็นระยะของดวงอาทิตย์มีผลกระทบอย่างเห็นได้ชัดต่อจำนวนและความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองอย่างเห็นได้ชัด อย่างหลังคือการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มองเห็นได้ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งมักจะมาพร้อมกับฟ้าร้อง ฟ้าผ่าสอดคล้องกับการปล่อยประกายไฟของเครื่องไฟฟ้าสถิต การก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนองสัมพันธ์กับการควบแน่นของน้ำ ไอระเหยในบรรยากาศ มวลอากาศที่เพิ่มขึ้นจะถูกทำให้เย็นลงแบบอะเดียแบติก และการทำความเย็นนี้มักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดอิ่มตัว ดังนั้นการควบแน่นของไอสามารถเกิดขึ้นได้ทันที หยดจะก่อตัวเป็นเมฆ ในทางกลับกัน เพื่อให้เกิดการควบแน่นของไอ จำเป็นต้องมีนิวเคลียสหรือศูนย์กลางการควบแน่นในบรรยากาศ ซึ่งประการแรกอาจเป็นอนุภาคฝุ่นได้
เราเห็นข้างต้นว่าปริมาณฝุ่นในชั้นบนของอากาศอาจถูกกำหนดบางส่วนโดยระดับความเข้มของกระบวนการสร้างจุดบอดบนดวงอาทิตย์บนดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ ในระหว่างช่วงเวลาที่จุดบอดบนดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านจานสุริยะ ปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน การแผ่รังสีนี้จะทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน และไอออนก็กลายเป็นนิวเคลียสของการควบแน่นด้วย
ตามด้วยกระบวนการทางไฟฟ้าในหยดน้ำซึ่งได้รับประจุไฟฟ้า สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดประจุเหล่านี้คือการดูดซับไอออนของอากาศเบาด้วยหยดน้ำ อย่างไรก็ตาม ความสำคัญของการดูดซับนี้เป็นเรื่องรองและไม่มีนัยสำคัญมาก นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นว่าแต่ละหยดรวมกันเป็นไอพ่นภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าแรง ผลที่ตามมาคือความผันผวนของความแรงของสนามแม่เหล็กและการเปลี่ยนแปลงสัญญาณสามารถส่งผลกระทบบางอย่างต่อหยดได้ นี่อาจเป็นวิธีที่หยดที่มีประจุสูงก่อตัวขึ้นในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง สนามไฟฟ้าแรงสูงทำให้หยดมีประจุไฟฟ้าด้วย
คำถามเกี่ยวกับช่วงเวลาของพายุฝนฟ้าคะนองถูกหยิบยกขึ้นมาในวรรณคดีตะวันตกในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยหลายคนทุ่มเทงานของตนเพื่อชี้แจงประเด็นนี้ เช่น Zenger, Krassner, Bezold, Ridder เป็นต้น ดังนั้น Bezold จึงชี้ไปที่ช่วงเวลา 11 วันของพายุฝนฟ้าคะนอง จากนั้นจึงมาจากการประมวลผลปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองทางตอนใต้ของเยอรมนีในช่วงปี 1800-1887 . ได้รับระยะเวลา 25.84 วัน ในปี 1900 Ridder พบความถี่ของพายุฝนฟ้าคะนองใน Ledeberg สองช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2434-2437 คือ 27.5 และ 33 วัน คาบแรกใกล้เคียงกับคาบการหมุนรอบดวงอาทิตย์รอบแกนของมันและเกือบจะตรงกับคาบเขตร้อนบนดวงจันทร์ (27.3) ในเวลาเดียวกัน มีความพยายามที่จะเปรียบเทียบช่วงเวลาของพายุฝนฟ้าคะนองกับกระบวนการสร้างจุดบอดบนดวงอาทิตย์ เฮสส์ในสวิตเซอร์แลนด์ค้นพบช่วงเวลาสิบเอ็ดปีตามจำนวนพายุฝนฟ้าคะนอง
ในรัสเซีย D. O. Svyatsky จากการศึกษาของเขาเกี่ยวกับช่วงเวลาของพายุฝนฟ้าคะนองได้รับตารางและกราฟซึ่งทั้งช่วงเวลาการเกิดซ้ำของคลื่นพายุฝนฟ้าคะนองสำหรับรัสเซียยุโรปอันกว้างใหญ่นั้นมองเห็นได้ชัดเจนครั้งแรก - ใน 24 - 26 ครั้งที่สอง - ใน 26 - 28 วัน ดังนั้น และความเชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองและกิจกรรมจุดบอดบนดวงอาทิตย์ ช่วงเวลาที่เกิดขึ้นนั้นดูสมจริงมากจนสามารถกำหนดเวลาการผ่านของ "คลื่นพายุฝนฟ้าคะนอง" ดังกล่าวล่วงหน้าหลายเดือนในฤดูร้อนได้ ข้อผิดพลาดไม่เกิน 1 - 2 วัน ในกรณีส่วนใหญ่จะได้รับการจับคู่ที่สมบูรณ์
การประมวลผลการสังเกตการณ์กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดขึ้นใน ปีที่ผ่านมา Faas แสดงให้เห็นว่าสำหรับดินแดนทั้งหมดของยุโรปส่วนหนึ่งของสหภาพโซเวียต ระยะเวลา 26 และ 13 (ครึ่งช่วง) เกิดขึ้นบ่อยที่สุดและทุกปี ค่าแรกคือค่าที่ใกล้เคียงกับการหมุนรอบดวงอาทิตย์รอบแกนของมันมากอีกครั้ง การวิจัยเกี่ยวกับการพึ่งพาปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองในมอสโกเกี่ยวกับกิจกรรมของดวงอาทิตย์ได้ดำเนินการในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดย A.P. Moiseev ผู้ซึ่งสังเกตการก่อตัวของจุดบอดและพายุฝนฟ้าคะนองอย่างระมัดระวังตั้งแต่ปี 2458 ถึง 2469 ได้ข้อสรุปว่าจำนวนและความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนอง โดยเฉลี่ยจะสอดคล้องกับพื้นที่จุดดับดวงอาทิตย์ที่ผ่านเส้นลมปราณกลางของดวงอาทิตย์โดยตรง พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นบ่อยขึ้นและรุนแรงขึ้นโดยมีจำนวนจุดดับมากขึ้น และถึงความรุนแรงสูงสุดหลังจากที่กลุ่มจุดดับดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่เคลื่อนผ่านตรงกลางแผ่นจานสุริยะ ดังนั้นเส้นความถี่พายุฝนฟ้าคะนองในระยะยาวและเส้นจำนวนจุดบอดบนดวงอาทิตย์จึงสอดคล้องกันค่อนข้างดี จากนั้น Moiseev ได้ตรวจสอบข้อเท็จจริงที่น่าสนใจอีกประการหนึ่ง กล่าวคือ การกระจายของพายุฝนฟ้าคะนองในแต่ละวันต่อชั่วโมง สูงสุดรายวันแรกเกิดขึ้นเวลา 12.00 - 13.00 น. ตามเวลาท้องถิ่น จากนั้นในช่วงวันที่ 14-15 จะลดลงเล็กน้อย โดยที่เวลา 15-16 ชั่วโมง ค่าสูงสุดหลักจะเกิดขึ้น จากนั้นเส้นโค้งจะลดลง เป็นไปได้ว่าปรากฏการณ์เหล่านี้มีความเกี่ยวข้องทั้งกับการแผ่รังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย์และการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศ และการแปรผันของอุณหภูมิ จากการวิจัยของ Moiseev เป็นที่ชัดเจนว่าในช่วงเวลาที่มีกิจกรรมสุริยะสูงสุดและใกล้กับช่วงเวลาต่ำสุด กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองจะรุนแรงที่สุด และในช่วงเวลาสูงสุดจะเด่นชัดมากขึ้น สิ่งนี้ค่อนข้างขัดแย้งกับจุดยืนที่เบตโซลด์และเฮสสนับสนุนว่าความถี่พายุฝนฟ้าคะนองขั้นต่ำตรงกับจุดสูงสุดของกิจกรรมสุริยะ ส่วนฟาสในการรักษาพายุฝนฟ้าคะนองในปี 1996 บ่งชี้ว่าเขาให้ความสนใจเป็นพิเศษว่ากิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองจะเพิ่มขึ้นตามการเคลื่อนตัวของพายุฝนฟ้าคะนองครั้งใหญ่หรือไม่ จุดดับดวงอาทิตย์ผ่านเส้นเมริเดียนกลางของดวงอาทิตย์ ในปี พ.ศ. 2469 ไม่ได้รับผลลัพธ์ที่เป็นบวก แต่ในปี พ.ศ. 2466 มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดระหว่างปรากฏการณ์นี้ สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงปีสูงสุด จุดดับดวงอาทิตย์จะถูกจัดกลุ่มไว้ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรและเคลื่อนผ่านใกล้กับศูนย์กลางที่ปรากฏของจานสุริยะ ในสถานการณ์เช่นนี้ อิทธิพลที่ก่อกวนต่อโลกควรได้รับการพิจารณาว่ายิ่งใหญ่ที่สุด นักวิจัยหลายคนพยายามค้นหาช่วงอื่นๆ ของพายุฝนฟ้าคะนอง แต่ความผันผวนของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองจากวัสดุที่เรากำจัดยังคงยากเกินไปที่จะแยกแยะและไม่สามารถกำหนดรูปแบบทั่วไปใดๆ ได้ ไม่ว่าในกรณีใด คำถามนี้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป
จำนวนพายุฝนฟ้าคะนองและความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองสะท้อนให้เห็นต่อบุคคลและทรัพย์สินของเขาในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ดังนั้นจากข้อมูลทางสถิติที่อ้างถึงโดย Budin เป็นที่ชัดเจนว่าจำนวนผู้เสียชีวิตสูงสุดจากฟ้าผ่าลดลงในปีที่มีความเครียดสูงสุดในกิจกรรมของดวงอาทิตย์และค่าต่ำสุดของพวกเขา - ในปีที่มีจุดบอดน้อยที่สุด ในเวลาเดียวกัน Tyurin เจ้าหน้าที่ป่าไม้ชาวรัสเซียตั้งข้อสังเกตว่าตามการวิจัยของเขาที่ดำเนินการเกี่ยวกับมวลสาร ไฟในพื้นที่ป่า Bryansk เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในปี 1872, 1860, 1852, 183b, 1810, 1797, 1776 และ 1753 ในป่าทางภาคเหนือสามารถสังเกตช่วงเวลาเฉลี่ย 20 ปีได้ และวันที่เกิดไฟป่าทางภาคเหนือในหลายกรณีตรงกับวันที่ที่ระบุซึ่งแสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของสาเหตุเดียวกัน - ยุคแล้งบางส่วน โดยจะตกในปีที่มีแสงแดดส่องถึงมากที่สุด สามารถสังเกตได้ว่ามีความสัมพันธ์ที่ดีในระหว่างกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองรายวันและจำนวนไฟที่เกิดจากฟ้าผ่าในแต่ละวัน
บทที่ 2 วิธีการรับและประมวลผลข้อมูลต้นฉบับ
2.1 การรับวัสดุเริ่มต้น

งานนี้ใช้ข้อมูลอุตุนิยมวิทยาเกี่ยวกับกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองที่สถานีเจ็ดแห่งของสาธารณรัฐตาตาร์สถาน: Tetyushi (2483-2523), Laishevo (2493-2523), Kazan-Opornaya (2483-2510), Kaybitsy (2483-2510), Arsk (2483) -1980 ), Agryz (2498-2510) และสถานีอุตุนิยมวิทยาคาซาน มหาวิทยาลัยของรัฐ(พ.ศ. 2483-2523) ข้อมูลจะถูกนำเสนอด้วยการสุ่มตัวอย่างสิบวัน จำนวนวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนองต่อทศวรรษถือเป็นดัชนีกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง เช่นเดียวกับข้อมูลรายเดือนเกี่ยวกับกิจกรรมสุริยะ - ตัวเลขหมาป่าในปี 1940-1980
จากข้อมูลสำหรับปีที่ระบุ มีการคำนวณลักษณะทางสถิติหลักของดัชนีกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง
2.2 ลักษณะทางสถิติพื้นฐาน

อุตุนิยมวิทยาเกี่ยวข้องกับการสังเกตจำนวนมากที่จำเป็นต้องวิเคราะห์เพื่อชี้แจงรูปแบบที่มีอยู่ในกระบวนการบรรยากาศ ดังนั้นวิธีทางสถิติสำหรับการวิเคราะห์การสังเกตการณ์จำนวนมากจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตุนิยมวิทยา การใช้วิธีทางสถิติสมัยใหม่ที่ทรงพลังช่วยนำเสนอข้อเท็จจริงได้ชัดเจนยิ่งขึ้นและค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านั้นได้ดีขึ้น
ค่าเฉลี่ยของอนุกรมเวลาคำนวณโดยใช้สูตร
- = ?จีไอ/เอ็น
ที่ไหน 1< i ความแปรปรวนแสดงการแพร่กระจายของข้อมูลที่สัมพันธ์กับค่าเฉลี่ยและหาได้จากสูตร
?І = ?(Gi - ?)2 / N โดยที่ 1< i ปริมาณที่เรียกว่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานคือรากที่สองของความแปรปรวน
- = ?(Gi - ?)2 / N โดยที่ 1< i ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของตัวแปรสุ่มคือโหมด ซึ่งมีการใช้มากขึ้นในอุตุนิยมวิทยา
นอกจากนี้ ความไม่สมมาตรและความโด่งยังใช้เพื่อระบุลักษณะปริมาณอุตุนิยมวิทยาอีกด้วย
หากค่าเฉลี่ยมากกว่าโหมด แสดงว่าการกระจายความถี่มีความเบ้ในเชิงบวก หากค่าเฉลี่ยน้อยกว่าโหมด แสดงว่าค่าไม่สมมาตรทางลบ ค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตรคำนวณโดยใช้สูตร
A = ?(Gi - ?)3 / N?3 โดยที่ 1< i ความไม่สมมาตรถือว่าน้อยหากค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตร |A|?0.25 ความไม่สมมาตรอยู่ในระดับปานกลางถ้า 0.25<|А|>0.5. ความไม่สมมาตรมีขนาดใหญ่ถ้า 0.5<|А|>1.5. ความไม่สมมาตรขนาดใหญ่เป็นพิเศษ ถ้า |A|>1.5 ถ้า |A|>0 การแจกแจงมีความไม่สมมาตรด้านขวา ถ้า |A|<0, то левостороннюю асиметрию.
สำหรับการแจกแจงความถี่ที่มีค่าเฉลี่ยเท่ากัน ค่าความไม่สมมาตรอาจแตกต่างกันตามค่าความโด่ง
E = ?(กี - ?)? /น?? ที่ไหน 1< i Kurtosis ถือว่าเล็กถ้า |E|?0.5; ปานกลางถ้า 1?|E|?3 และใหญ่ถ้า |E|>3 ถ้า -0.5?E?3 แสดงว่าความโด่งเข้าใกล้ปกติ
ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์คือค่าที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างชุดข้อมูลสองชุดที่สัมพันธ์กัน
สูตรสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์มีดังนี้:
R = ?((Xi-X)*(Yi-Y))/ ?x?y
โดยที่ X และ Y คือค่าเฉลี่ย ?x และ ?y คือส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
คุณสมบัติของสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์:
1. ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของตัวแปรอิสระคือศูนย์
2. ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ไม่เปลี่ยนจากการบวกค่าคงที่ (ไม่สุ่ม) เข้ากับ x และ y และยังไม่เปลี่ยนจากการคูณค่า x และ y ด้วยจำนวนบวก (ค่าคงที่)
3. ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์จะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อย้ายจาก x และ y ไปเป็นค่าปกติ
4. ช่วงการเปลี่ยนแปลงจาก -1 ถึง 1
จำเป็นต้องตรวจสอบความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อ จำเป็นต้องประเมินความสำคัญของความแตกต่างระหว่างค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์และศูนย์
ถ้าสำหรับเชิงประจักษ์ R ผลคูณ ¦R¦vN-1 ปรากฏว่ามากกว่าค่าวิกฤตที่แน่นอน ดังนั้นด้วยความน่าเชื่อถือ S เราสามารถยืนยันได้ว่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์จะเชื่อถือได้ (แตกต่างจากศูนย์อย่างน่าเชื่อถือ)
การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ทำให้สามารถสร้างนัยสำคัญ (ไม่สุ่ม) ของการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรสุ่มที่สังเกตและวัดได้ในระหว่างการทดสอบ และช่วยให้เรากำหนดรูปแบบและทิศทางของการเชื่อมโยงที่มีอยู่ระหว่างคุณลักษณะต่างๆ ได้ แต่ทั้งค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์และอัตราส่วนสหสัมพันธ์ไม่ได้ให้ข้อมูลว่าคุณลักษณะที่มีประสิทธิผลและแปรผันสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากน้อยเพียงใดเมื่อคุณลักษณะแฟคทอเรียลที่เกี่ยวข้องมีการเปลี่ยนแปลง
ฟังก์ชันที่ช่วยให้สามารถค้นหาค่าที่คาดหวังของคุณลักษณะอื่นโดยพิจารณาจากค่าของคุณลักษณะหนึ่งโดยมีความสัมพันธ์กันเรียกว่าการถดถอย การวิเคราะห์ทางสถิติของการถดถอยเรียกว่าการวิเคราะห์การถดถอย นี่คือการวิเคราะห์ทางสถิติของปรากฏการณ์มวลในระดับที่สูงขึ้น การวิเคราะห์การถดถอยทำให้คุณสามารถทำนาย Y ตาม X:
Yx-Y=(Rxy* ?y*(X-X))/ ?x (2.1)
Xy-X=(Rxy* ?x*(ปปป))/ ?y (2.2)
โดยที่ X และ Y สอดคล้องกับค่าเฉลี่ย Xy และ Yx เป็นค่าเฉลี่ยบางส่วน Rxy คือสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์
สมการ (2.1) และ (2.2) สามารถเขียนได้เป็น:
Yx=a+โดย*X (2.3)
Xy=a+bx*Y (2.4)
คุณลักษณะที่สำคัญของสมการการถดถอยเชิงเส้นคือค่าคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย ดูเหมือนว่านี้:
สำหรับสมการ (2.3) Sy= ?y*v1-RIxy (2.5)
สำหรับสมการ (2.4) Sx= ?x*v1-RIxy (2.6)
ข้อผิดพลาดในการถดถอย Sx และ Sy ทำให้สามารถระบุโซนที่เป็นไปได้ (ความมั่นใจ) ของการถดถอยเชิงเส้น ซึ่งภายในนั้นจะมีเส้นการถดถอยที่แท้จริง Yx (หรือ Xy) อยู่ เช่น เส้นการถดถอยประชากร
บทที่ 3 การวิเคราะห์การคำนวณ
3.1 การกระจายลักษณะทางสถิติหลัก

ลองพิจารณาลักษณะทางสถิติบางประการของจำนวนวันที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองในเปรดคัมเยที่ 7 สถานี (ตารางที่ 1-7) เนื่องจากมีพายุฝนฟ้าคะนองในฤดูหนาวจำนวนน้อยมาก งานนี้จึงพิจารณาช่วงเดือนเมษายนถึงกันยายน
สถานีเทจูชิ:
ในเดือนเมษายน ค่าเฉลี่ยสูงสุดสิบวันสังเกตได้ในช่วงสิบวันที่ 3 ของเดือน = 0.20 ค่ากิริยาช่วยในทุกทศวรรษเป็นศูนย์ ดังนั้นกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองที่อ่อนแอ การกระจายตัวสูงสุดและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานยังพบได้ในทศวรรษที่ 3 ด้วย? 2 =0.31; - =0.56. ความไม่สมมาตรมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าที่มากเป็นพิเศษในทศวรรษที่สองของ A = 4.35 นอกจากนี้ในทศวรรษที่ 2 ยังมีค่า kurtosis E = 17.79 จำนวนมาก
ในเดือนพฤษภาคม เนื่องจากความร้อนที่ไหลเข้ามาเพิ่มขึ้น กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองจึงเพิ่มขึ้น ค่าเฉลี่ยสูงสุดสิบวันสังเกตได้ในช่วงทศวรรษที่ 3 และมีค่าเท่ากับ? =1.61. ค่ากิริยาช่วยในทุกทศวรรษมีค่าเท่ากับศูนย์ ค่าสูงสุดของการกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสังเกตได้ในทศวรรษที่ 3 หรือไม่? 2 =2.59; ?=1.61. ค่าของความไม่สมมาตรและความโด่งลดลงจากทศวรรษแรกเป็นทศวรรษที่สาม (ในทศวรรษแรก A = 1.23; E = 0.62; ในทศวรรษที่สาม A = 0.53; E = -0.95)
ในเดือนมิถุนายน ค่าสูงสุดสิบวันเฉลี่ยเกิดขึ้นในช่วงสิบวันที่สาม = 2.07 มีค่าการกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเดือนเมษายนและพฤษภาคม: สูงสุดในทศวรรษที่สอง (? 2 = 23.37; ? = 1.84) ต่ำสุดในครั้งแรก (? 2 = 1.77; ? = 1.33) . ค่ากิริยาช่วยในสองทศวรรษแรกเท่ากับศูนย์ ในทศวรรษที่สามคือ M=2 ความไม่สมดุลในทุกทศวรรษนั้นมีขนาดใหญ่และเป็นเชิงบวกในทศวรรษที่สาม Kurtosis ในช่วงสองทศวรรษแรกมีลักษณะเป็นค่าเล็กน้อย ในช่วงทศวรรษที่สามมูลค่าของมันเพิ่มขึ้น E = 0.67
มูลค่าเฉลี่ยสิบวันสูงสุดในเดือนกรกฎาคม? =2.05 ในทศวรรษที่สอง ค่ากิริยาช่วยในสองทศวรรษแรกคือ 1 และ 2 ตามลำดับในช่วงที่สาม - ศูนย์ ค่าสูงสุดของการกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสังเกตได้ในทศวรรษที่สองและมีค่าเท่ากับ? 2=3.15 และ?=1.77 ตามลำดับ ขั้นต่ำในสิบวันแรก? 2=1.93 และ?=1.39 ตามลำดับ ความไม่สมมาตรมีลักษณะเป็นค่าบวกที่มีขนาดใหญ่ โดยค่าสูงสุดในทศวรรษแรก A = 0.95 ค่าต่ำสุดในทศวรรษที่สอง A = 0.66 ความโด่งในทศวรรษที่สองและสามมีขนาดเล็กและมีค่าเป็นลบในทศวรรษที่สอง ในทศวรรษแรก ค่าสูงสุด E = 1.28 ต่ำสุดในทศวรรษที่สองของ E = -0.21
ในเดือนสิงหาคม กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองจะลดลง ค่าเฉลี่ยสิบวันสูงสุดสังเกตได้ในสิบวันแรก? =1.78 เล็กสุดอยู่ในอันดับสาม? =0.78. ค่ากิริยาช่วยในทศวรรษแรกและสามมีค่าเท่ากับศูนย์ในทศวรรษที่สอง - หนึ่ง ค่าการกระจายตัวและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานลดลง: สูงสุดในทศวรรษแรก (? 2 = 3.33; ? = 1.82) ต่ำสุดในสาม (? 2 = 1.23; ? = 1.11) ค่าความไม่สมมาตรและความโด่งเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจากทศวรรษแรกถึงสาม: ค่าสูงสุดในทศวรรษที่สาม A = 1.62, E = 2.14, ค่าต่ำสุดในทศวรรษที่สอง A = 0.40, E = -0.82
ในเดือนกันยายน มูลค่าเฉลี่ยสูงสุด 10 วันอยู่ที่? =0.63 ในสิบวันแรกของเดือน ค่ากิริยาช่วยเป็นศูนย์ ค่าการกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานลดลงจากทศวรรษแรกถึงทศวรรษที่สาม (? 2 =0.84; ? =0.92 - ในทศวรรษแรกและ ? 2 =0.11;? =0.33 - ในทศวรรษที่สาม)
โดยสรุปข้างต้น เราสรุปได้ว่าค่าของลักษณะทางสถิติเช่นโหมด การกระจายตัว และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เพิ่มขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง: ค่าสูงสุดจะสังเกตได้ในช่วงปลายเดือนมิถุนายน - ต้นเดือนกรกฎาคม (รูปที่ 1)
รูปที่ 1
ในทางกลับกันความไม่สมดุลและความโด่งจะรับค่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองน้อยที่สุด (เมษายน, กันยายน) ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุด ความไม่สมมาตรและความโด่งนั้นมีลักษณะเป็นค่าขนาดใหญ่ แต่น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเดือนเมษายนและกันยายน ( รูปที่ 2)
รูปที่ 2
พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นสูงสุดในช่วงปลายเดือนมิถุนายน - ต้นเดือนกรกฎาคม (รูปที่ 3)
รูปที่ 3
มาวิเคราะห์สถานีที่เหลือตามกราฟที่สร้างขึ้นโดยใช้ค่าทางสถิติที่คำนวณได้ที่สถานีเหล่านี้
สถานีไลเชโว:
รูปนี้แสดงจำนวนวันโดยเฉลี่ยที่มีพายุฝนฟ้าคะนองเป็นเวลา 10 วัน กราฟแสดงว่ามีพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงสูงสุด 2 เหตุการณ์ ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงปลายเดือนมิถุนายนและปลายเดือนกรกฎาคม เท่ากับ ?=2.71 และ ?=2.52 ตามลำดับ นอกจากนี้เรายังสามารถสังเกตการเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างกะทันหันซึ่งบ่งบอกถึงความแปรปรวนอย่างมากของสภาพอากาศในพื้นที่นี้ (รูปที่ 4)
รูปที่ 4
โหมด การกระจายตัว และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานจะมีมากที่สุดในช่วงปลายเดือนมิถุนายนถึงปลายเดือนกรกฎาคม ซึ่งสอดคล้องกับช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงที่สุด การกระจายตัวสูงสุดถูกพบในสิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคมและมีค่าเท่ากับ? 2= ​​​​4.39 (รูปที่ 5)
รูปที่ 5
ความไม่สมมาตรและความโด่งใช้ค่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในช่วงสิบวันหลังของเดือนเมษายน (A = 5.57; E = 31) เช่น ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองน้อยที่สุด และในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุดจะมีค่าต่ำ (A = 0.13; E = -1.42) (รูปที่ 6)
รูปที่ 6
สถานีสนับสนุน Kzan:
ที่สถานีนี้มีพายุฝนฟ้าคะนองเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างราบรื่น สูงสุดจะคงอยู่ตั้งแต่ปลายเดือนมิถุนายนถึงกลางเดือนสิงหาคม โดยมีค่าสัมบูรณ์อยู่ที่ ? = 2.61 (รูปที่ 7)
รูปที่ 7
ค่ากิริยาค่อนข้างเด่นชัดเมื่อเทียบกับสถานีก่อนหน้า ค่าสูงสุดหลักสองค่าของ M=3 สังเกตได้ในสิบวันที่สามของเดือนมิถุนายน และในสิบวันที่สองของเดือนกรกฎาคม ในเวลาเดียวกัน การกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจะถึงค่าสูงสุด (? 2 = 3.51; ? = 1.87) (รูปที่ 8)
รูปที่ 8
ความไม่สมมาตรและความโด่งสูงสุดพบได้ในสิบวันที่สองของเดือนเมษายน (A=3.33; E=12.58) และสิบวันที่สามของเดือนกันยายน (A=4.08; E=17.87) ค่าต่ำสุดถูกสังเกตในช่วงสิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคม (A=0.005; E=-1.47) (รูปที่ 9)
รูปที่ 9
สถานีเคย์บิทซี:
มูลค่าเฉลี่ยสูงสุดในช่วงสิบวันหลังของเดือนมิถุนายน = 2.79 สังเกตการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันและการลดลงอย่างราบรื่นของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง (รูปที่ 10)
ข้าว. 10
ค่ากิริยาจะใช้ค่าสูงสุดในสิบวันที่สองของเดือนมิถุนายน M=4 ในขณะเดียวกัน การกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานก็มีค่าสูงสุดเช่นกัน (? 2 = 4.99; ? = 2.23) (รูปที่ 11)
รูปที่ 11
ความไม่สมมาตรและความโด่งนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าที่มากเป็นพิเศษในสิบวันที่สองของเดือนเมษายน (A=4.87; E=24.42) และสิบวันที่สามของเดือนกันยายน (A=5.29; E=28.00) ค่าต่ำสุดถูกสังเกตในช่วงสิบวันแรกของเดือนมิถุนายน (A = 0.52; E = -1.16) (รูปที่ 12)
รูปที่ 12
สถานีอาร์สค์:
ที่สถานีนี้ มีการสังเกตการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุด 2 ครั้ง โดยเกิดขึ้นใน 10 วันที่สองของเดือนมิถุนายน และ 10 วันที่สามของเดือนกรกฎาคม = 2.02 (รูปที่ 13)
รูปที่ 13
การกระจายตัวสูงสุดและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเกิดขึ้นในสิบวันที่สองของเดือนมิถุนายน ซึ่งตรงกับค่าเฉลี่ยสูงสุดของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง (? 2 = 3.97; ? = 1.99) กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุดครั้งที่สอง (สิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคม) ยังมาพร้อมกับค่าการกระจายตัวและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานจำนวนมาก (γ2 = 3.47; δ = 1.86) (รูปที่ 14)
รูปที่ 14
มีค่าความไม่สมดุลและความโด่งมากเกินไปในช่วงสิบวันแรกของเดือนเมษายน (A=6.40; E=41.00) ในเดือนกันยายน ค่าเหล่านี้ยังมีลักษณะเป็นค่าขนาดใหญ่อีกด้วย (A = 3.79; E = 13.59 ในสิบวันที่สามของเดือนกันยายน) ค่าต่ำสุดคือในช่วง 10 วันหลังของเดือนกรกฎาคม (A = 0.46; E = -0.99) (รูปที่ 15)
รูปที่ 15
สถานีอากริซ:
เนื่องจากสถานีนี้มีขนาดเล็ก เราจึงสามารถตัดสินกิจกรรมฟ้าผ่าแบบมีเงื่อนไขเท่านั้น
สังเกตการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง ถึงจุดสูงสุดในสิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคม = 2.92 (รูปที่ 16)
รูปที่ 16
ความหมายกิริยาแสดงออกมาได้ดี ค่าสูงสุดสามค่าของ M=2 จะสังเกตได้ในช่วงสิบวันที่สามของเดือนพฤษภาคม, ในช่วงสิบวันที่สามของเดือนมิถุนายน และในช่วงสิบวันที่สองของเดือนกรกฎาคม การกระจายตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานแต่ละค่าจะมีค่าสูงสุดสองค่า เกิดขึ้นในสิบวันที่สองของเดือนมิถุนายน และสิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคม และเท่ากัน? 2 =5.08; - =2.25 และ? 2 =4.91; ?=2.22 ตามลำดับ (รูปที่ 17)
รูปที่ 17
มีค่าความไม่สมดุลและความโด่งมากเกินไปในช่วงสิบวันของเดือนเมษายน (A=3.61; E=13.00) ค่าต่ำสุดหลักสองค่า: ในช่วงสิบวันหลังของเดือนพฤษภาคม (A=0.42; E=-1.46) และสิบวันแรกของเดือนกรกฎาคม (A=0.50; E=-1.16) (รูปที่ 18)
รูปที่ 18
สถานีเคจียู:
ค่าเฉลี่ยสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วง 10 วันหลังของเดือนมิถุนายน และอยู่ที่ ?=1.90 นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตการเพิ่มขึ้นและลดลงของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองได้อย่างราบรื่น (รูปที่ 19)
รูปที่ 19
โหมดจะถึงค่าสูงสุดในสิบวันที่สองของเดือนมิถุนายน (M=2) และสิบวันแรกของเดือนกรกฎาคม (M=2) การกระจายตัวและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานใช้ค่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในช่วงสิบวันที่สามของเดือนกรกฎาคม (? 2 = 2.75; ? = 1.66) (รูปที่ 20)
รูปที่.20
ในเดือนเมษายนและกันยายน ความไม่สมมาตรและความโด่งมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าที่มากเป็นพิเศษ: ในสิบวันแรกของเดือนเมษายน - A = 6.40; E=41.00 ในสิบวันที่สามของเดือนกันยายน - A=4.35; อี=17.79. ค่าความไม่สมดุลและความโด่งขั้นต่ำคือในช่วงสิบวันหลังของเดือนกรกฎาคม (A = 0.61; E = -0.48) (รูปที่ 21)
รูปที่ 21
3.2 การวิเคราะห์แนวโน้ม

องค์ประกอบที่ไม่สุ่มและเปลี่ยนแปลงช้าๆ ของอนุกรมเวลาเรียกว่าแนวโน้ม
จากการประมวลผลข้อมูล จะได้สมการแนวโน้มที่เจ็ดสถานีสำหรับข้อมูลรายเดือน (ตารางที่ 8-14) การคำนวณดำเนินการเป็นเวลาสามเดือน: พฤษภาคม กรกฎาคม และกันยายน
ที่สถานี Tetyushi การเพิ่มขึ้นของพายุฝนฟ้าคะนองในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง และการลดลงในเดือนกรกฎาคม ได้รับการสังเกตมาเป็นเวลานาน
ที่สถานี ใน Laishevo ในเดือนพฤษภาคม ในระยะยาว มีกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองเพิ่มขึ้น (b = 0.0093) และลดลงในเดือนกรกฎาคมและกันยายน
ที่สถานี Kazan-Opornaya, Kaybitsy และ Arsk ค่าสัมประสิทธิ์ b เป็นบวกในทั้งสามเดือน ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของพายุฝนฟ้าคะนอง
ที่สถานี Agryz เนื่องจากขนาดตัวอย่างเล็กจึงเป็นเรื่องยากที่จะพูดถึงลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความรุนแรงของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง แต่สังเกตได้ว่าในเดือนพฤษภาคมและกรกฎาคมมีการลดลงและในเดือนกันยายนมีพายุฝนฟ้าคะนองเพิ่มขึ้น กิจกรรม.
ที่สถานีของมหาวิทยาลัย Kazan State ในเดือนพฤษภาคมและกรกฎาคม ค่าสัมประสิทธิ์ b เป็นบวก และในเดือนกันยายนจะมีเครื่องหมายลบ
ค่าสัมประสิทธิ์ b สูงสุดในเดือนกรกฎาคมที่สถานี Kaybitsy (b=0.0577) น้อยที่สุด - ในเดือนกรกฎาคม ที่สถานี ลาเชโว.
3.3 การวิเคราะห์การพึ่งพาการถดถอยของจำนวนวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนองกับตัวเลขหมาป่า

ทำการคำนวณสำหรับเดือนกลางของฤดูร้อน - กรกฎาคม (ตารางที่ 15) ดังนั้นกลุ่มตัวอย่างคือ N = 40 กรกฎาคม ตั้งแต่ปี 1940 ถึง 1980
เมื่อทำการคำนวณอย่างเหมาะสมแล้ว เราได้รับผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
ความน่าจะเป็นของความเชื่อมั่นสำหรับสัมประสิทธิ์ a ที่ทุกสถานีแทบจะเป็นศูนย์ ความน่าจะเป็นของความน่าเชื่อถือสำหรับสัมประสิทธิ์ b ที่สถานีส่วนใหญ่ยังแตกต่างจากศูนย์เล็กน้อยและอยู่ในช่วง 0.23?b?1.00
ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ที่ทุกสถานี ยกเว้นสถานี Agryz เป็นลบและไม่เกินค่า r=0.5 ค่าสัมประสิทธิ์การกำหนดที่สถานีเหล่านี้ไม่เกินค่า r 2 =20.00
ที่สถานี ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของ Agryz เป็นค่าบวก และค่า r ที่ใหญ่ที่สุด = 0.51 ความน่าจะเป็นของความน่าเชื่อถือ r 2 = 25.90
บทสรุป

เป็นผลให้ประมาณ ฯลฯ................

เมฆฝนก่อตัวได้อย่างไร?

คุณรู้อะไรเกี่ยวกับเมฆฝนฟ้าคะนอง?

โดยเฉลี่ยแล้ว เชื่อกันว่าเมฆฝนฟ้าคะนองมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 กม. และมีอายุขัย 30 นาที ตามการประมาณการต่างๆ มีเมฆฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นทั่วโลกตั้งแต่ 1800 ถึง 2000 ครั้ง ซึ่งสอดคล้องกับพายุฝนฟ้าคะนอง 100,000 ครั้งบนโลกทุกปี ประมาณ 10% ของพวกเขามีอันตรายอย่างยิ่ง

โดยทั่วไปบรรยากาศไม่ควรเสถียร - มวลอากาศใกล้พื้นผิวโลกควรเบากว่าอากาศที่อยู่ในชั้นที่สูงกว่า สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เมื่อพื้นผิวด้านล่างและมวลอากาศจากนั้นอุ่นขึ้น เช่นเดียวกับการมีความชื้นในอากาศสูง ซึ่งเป็นเรื่องปกติมากที่สุด อาจเนื่องมาจากเหตุผลแบบไดนามิกบางประการ มวลอากาศที่เย็นกว่าจึงเข้าสู่ชั้นที่อยู่ด้านบน เป็นผลให้ในชั้นบรรยากาศ ปริมาตรของอากาศที่อุ่นขึ้นและชื้นมากขึ้น มีการลอยตัว เพิ่มขึ้น และอนุภาคที่เย็นกว่าจากชั้นบนจะจมลง ด้วยวิธีนี้ ความร้อนที่พื้นผิวโลกได้รับจากดวงอาทิตย์จะถูกส่งไปยังชั้นบรรยากาศที่อยู่ด้านบน การพาความร้อนดังกล่าวเรียกว่าอิสระ ในเขตแนวชั้นบรรยากาศ ในภูเขา จะมีความรุนแรงมากขึ้นโดยกลไกบังคับของมวลอากาศที่เพิ่มขึ้น

ไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศที่เพิ่มขึ้นจะเย็นลงและควบแน่น ก่อตัวเป็นเมฆและปล่อยความร้อนออกมา เมฆเติบโตขึ้นถึงระดับความสูงที่มีอุณหภูมิติดลบ อนุภาคเมฆบางส่วนแข็งตัว ในขณะที่อนุภาคอื่นๆ ยังคงเป็นของเหลว ทั้งสองมีประจุไฟฟ้า อนุภาคน้ำแข็งมักจะมีประจุบวก ในขณะที่อนุภาคของเหลวมักจะมีประจุลบ อนุภาคยังคงเติบโตและเริ่มตกลงในสนามโน้มถ่วง - เกิดการตกตะกอน ค่าพื้นที่สะสม ประจุบวกจะเกิดขึ้นที่ด้านบนของเมฆ และประจุลบจะอยู่ด้านล่าง (อันที่จริง มีการบันทึกโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าไว้ อาจมีประจุในอวกาศ 4 ค่า บางครั้งอาจผกผัน เป็นต้น) เมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าถึงค่าวิกฤติ จะมีการคายประจุเกิดขึ้น - เราเห็นฟ้าผ่าและได้ยินคลื่นเสียงหรือฟ้าร้องเล็ดลอดออกมาหลังจากนั้นครู่หนึ่ง

โดยทั่วไปแล้ว เมฆสายฟ้าจะต้องผ่านสามขั้นตอนในระหว่างวงจรชีวิตของมัน ได้แก่ การก่อตัว การพัฒนาสูงสุด และการกระจายตัว

ในระยะแรก เมฆคิวมูลัสจะขยายตัวสูงขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของอากาศสูงขึ้น เมฆคิวมูลัสปรากฏเป็นหอคอยสีขาวสวยงาม ในระยะนี้ไม่มีฝนตก แต่ไม่ได้ตัดฟ้าผ่า อาจใช้เวลาประมาณ 10 นาที

ในขั้นตอนของการพัฒนาสูงสุด การเคลื่อนไหวที่สูงขึ้นในกลุ่มเมฆยังคงดำเนินต่อไป แต่ในขณะเดียวกัน ปริมาณฝนก็เริ่มตกลงมาจากเมฆแล้ว และการเคลื่อนไหวลงอย่างรุนแรงก็ปรากฏขึ้น และเมื่อปริมาณฝนที่ตกลงมาเย็นลงถึงพื้น จะเกิดลมกระโชกแรงหรือแนวพายุขึ้น ระยะการพัฒนาเมฆสูงสุดคือช่วงเวลาที่มีโอกาสเกิดฝนตกหนัก ลูกเห็บ ฟ้าผ่าบ่อยครั้ง พายุหิมะ และพายุทอร์นาโด เมฆมักมีสีเข้ม ขั้นตอนนี้ใช้เวลาประมาณ 10 ถึง 20 นาที แต่อาจนานกว่านั้น

ในที่สุดการตกตะกอนและกระแสลมที่ตกลงมาก็เริ่มกัดกร่อนเมฆ ที่พื้นผิวโลก แนวพายุเคลื่อนตัวไปไกลจากเมฆ ตัดขาดจากแหล่งป้อนอากาศอุ่นและชื้น ฝนกำลังลดความรุนแรงลง แต่ฟ้าแลบก็ยังเป็นอันตราย

เนื่องจากความคาดเดาไม่ได้ที่สมบูรณ์และพลังมหาศาล ฟ้าผ่า(การปล่อยฟ้าผ่า) สิ่งเหล่านี้อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อแหล่งพลังงานหลายแห่ง วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้สะสมข้อมูลทางทฤษฎีและข้อมูลเชิงปฏิบัติไว้มากมาย ป้องกันฟ้าผ่าและกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง และทำให้สามารถแก้ไขปัญหาร้ายแรงที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันฟ้าผ่าของโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานอุตสาหกรรมและพลเรือนได้ บทความนี้จะกล่าวถึงเรื่องทางกายภาพ ธรรมชาติของปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองและพฤติกรรมฟ้าผ่าความรู้ที่จะเป็นประโยชน์ในการจัดระบบป้องกันฟ้าผ่าอย่างมีประสิทธิภาพและสร้างระบบสายดินแบบบูรณาการสำหรับสถานีไฟฟ้าย่อย

ลักษณะของฟ้าผ่าและเมฆฝนฟ้าคะนอง

ในฤดูร้อนในละติจูดกลาง ระหว่างการเคลื่อนที่ของพายุไซโคลน โดยมีความชื้นเพียงพอและมีกระแสลมพัดแรงขึ้น มักเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง (ฟ้าผ่า) สาเหตุของปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้คือความเข้มข้นมหาศาลของกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ (อนุภาคมีประจุ) ในเมฆฝนฟ้าคะนอง ซึ่งเมื่อมีกระแสลมพัดขึ้น การแยกประจุลบและประจุบวกจะเกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมของอนุภาคที่มีประจุในส่วนต่างๆ ของเมฆ ปัจจุบัน มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศและการใช้พลังงานไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนอง ซึ่งเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีผลกระทบโดยตรงต่อการออกแบบและสร้างระบบป้องกันฟ้าผ่าและการต่อลงดินที่ครอบคลุมของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงาน

ตามแนวคิดสมัยใหม่ การก่อตัวของอนุภาคที่มีประจุในเมฆสัมพันธ์กับการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าใกล้โลกซึ่งมีประจุลบ ใกล้พื้นผิวโลก ความแรงของสนามไฟฟ้าคือ 100 V/m ค่านี้จะเหมือนกันเกือบทุกที่และไม่ขึ้นอยู่กับเวลาและสถานที่ในการวัด สนามไฟฟ้าของโลกเกิดจากการมีอนุภาคมีประจุอิสระอยู่ในอากาศซึ่งมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา

ตัวอย่างเช่น ในอากาศขนาด 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีอนุภาคที่มีประจุบวกมากกว่า 600 อนุภาค และอนุภาคที่มีประจุลบมีจำนวนเท่ากัน เมื่อคุณเคลื่อนออกจากพื้นผิวโลก ความหนาแน่นของอนุภาคที่มีประจุในอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ใกล้กับพื้นดินค่าการนำไฟฟ้าของอากาศมีค่าเล็กน้อย แต่เมื่ออยู่ที่ระดับความสูงมากกว่า 80 กม. ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น 3,000,000,000 (!) เท่าและจะเท่ากับค่าการนำไฟฟ้าของน้ำจืด หากเราวาดการเปรียบเทียบการประมาณครั้งแรกดาวเคราะห์ของเราก็สามารถเปรียบเทียบได้กับตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างเป็นลูกบอล

ในกรณีนี้ ให้ยึดพื้นผิวโลกและชั้นอากาศซึ่งมีความเข้มข้นที่ระดับความสูง 80 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลกมาเป็นที่กำบัง ส่วนหนึ่งของบรรยากาศหนา 80 กม. ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ทำหน้าที่เป็นฉนวน ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุเสมือนจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 200 kV และกระแสอาจสูงถึง 1,400 A ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีพลังงานที่น่าทึ่ง - ประมาณ 300,000 kW (!) ในสนามไฟฟ้าของโลก ที่ระดับความสูงระหว่าง 1 ถึง 8 กิโลเมตรจากพื้นผิวโลก อนุภาคที่มีประจุควบแน่นและปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น ซึ่งทำให้สภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าแย่ลงและเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนในระบบพลังงาน

ปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนองแบ่งออกเป็นพายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้าและพายุฝนฟ้าคะนองความร้อน ในรูป รูปที่ 1 แสดงแผนภาพลักษณะที่ปรากฏของพายุฝนฟ้าคะนองความร้อน ผลจากการฉายรังสีอย่างเข้มข้นจากแสงอาทิตย์ ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้น พลังงานความร้อนส่วนหนึ่งผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและทำให้ชั้นล่างร้อนขึ้น มวลอากาศอุ่นจะขยายตัวและสูงขึ้น เมื่อถึงระดับความสูงสองกิโลเมตรแล้วพวกเขาก็มาถึงบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำซึ่งมีความชื้นควบแน่นและมีเมฆฝนฟ้าคะนองปรากฏขึ้น เมฆเหล่านี้ประกอบด้วยหยดน้ำที่มีขนาดเล็กมากซึ่งมีประจุอยู่ ตามกฎแล้ว เมฆฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นในวันฤดูร้อนในช่วงบ่ายและมีขนาดค่อนข้างเล็ก

พายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้าเกิดขึ้นเมื่ออากาศสองแห่งที่มีอุณหภูมิต่างกันไหลชนกันทางด้านหน้า การไหลของอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำจะตกลงมาใกล้กับพื้นดินมากขึ้น และมวลอากาศอุ่นจะพุ่งขึ้นด้านบน (รูปที่ 2) เมฆฟ้าร้องก่อตัวที่ระดับความสูงโดยมีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งเป็นจุดที่อากาศชื้นควบแน่น พายุฝนฟ้าคะนองบริเวณหน้าผากอาจค่อนข้างยาวและครอบคลุมพื้นที่สำคัญ

ในเวลาเดียวกัน สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าพื้นหลังจะบิดเบี้ยวอย่างเห็นได้ชัด ทำให้เกิดเสียงรบกวนในเครือข่ายไฟฟ้า ส่วนหน้าดังกล่าวเคลื่อนที่ด้วยความเร็วตั้งแต่ 5 ถึง 150 กม./ชม. และสูงกว่า พายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้าต่างจากพายุฝนฟ้าคะนองความร้อนซึ่งเกิดขึ้นเกือบตลอดเวลาและก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อโรงงานอุตสาหกรรมที่ไม่ได้ติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าและการต่อสายดินที่มีประสิทธิภาพ เมื่ออากาศเย็นควบแน่นในสนามไฟฟ้า หยดน้ำที่มีโพลาไรซ์จะเกิดขึ้น (รูปที่ 3): มีประจุบวกที่ส่วนล่างของหยด และมีประจุลบที่ส่วนบน

เนื่องจากกระแสอากาศที่เพิ่มขึ้น หยดน้ำจึงถูกแยกออกจากกัน หยดน้ำขนาดเล็กจะลอยขึ้นด้านบน และหยดน้ำที่ใหญ่กว่าจะตกลงต่ำลง เมื่อการดรอปเคลื่อนตัวขึ้น ส่วนที่มีประจุลบของดรอปจะดึงดูดประจุบวกและผลักประจุลบออกไป เป็นผลให้การดรอปกลายเป็นประจุบวกเพราะว่า ค่อยๆ สะสมประจุบวก การหยดที่ตกลงมาจะดึงดูดประจุลบและกลายเป็นประจุลบเมื่อตกลงมา

การแบ่งตัวของอนุภาคที่มีประจุในเมฆฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน คือ อนุภาคที่มีประจุบวกจะสะสมอยู่ที่ชั้นบน และอนุภาคที่มีประจุลบจะสะสมอยู่ที่ชั้นล่าง ฟ้าร้องนั้นไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้ ประจุจึงยังคงอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่ง หากสนามไฟฟ้าที่แรงกว่าของเมฆส่งผลต่อสนามไฟฟ้า "สภาพอากาศแจ่มใส" เมฆจะเปลี่ยนทิศทางที่ตำแหน่งนั้น (รูปที่ 4)

การกระจายตัวของอนุภาคที่มีประจุในมวลเมฆไม่สม่ำเสมออย่างยิ่ง:
ความหนาแน่นจะมีค่าสูงสุดในบางจุด และในบางจุดจะมีค่าน้อย ในบริเวณที่มีประจุสะสมจำนวนมากและมีสนามไฟฟ้ากำลังแรงเกิดขึ้นโดยมีความเข้มวิกฤตประมาณ 25-30 กิโลโวลต์/ซม. จะทำให้เกิดสภาวะที่เหมาะสมในการเกิดฟ้าผ่า การปล่อยฟ้าผ่าจะคล้ายกับประกายไฟที่สังเกตได้ในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี

ไอออนไนซ์ในอากาศในบรรยากาศ

อากาศในบรรยากาศประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซ ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน ก๊าซเฉื่อย และไอน้ำ อะตอมของก๊าซเหล่านี้รวมกันเป็นพันธะที่แข็งแกร่งและเสถียรทำให้เกิดเป็นโมเลกุล แต่ละอะตอมเป็นนิวเคลียสของโปรตอนที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนที่มีประจุลบ (“เมฆอิเล็กตรอน”) หมุนรอบนิวเคลียส

ในแง่ปริมาณ ประจุของนิวเคลียสและประจุรวมของอิเล็กตรอนจะเท่ากัน ในระหว่างการแตกตัวเป็นไอออน อิเล็กตรอนจะออกจากอะตอม (โมเลกุล) ในระหว่างกระบวนการไอออไนซ์ในบรรยากาศจะเกิดอนุภาคที่มีประจุ 2 อัน: ไอออนบวก (นิวเคลียสกับอิเล็กตรอน) และไอออนลบ (อิเล็กตรอนอิสระ) เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ การไอออไนซ์ต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง เรียกว่าพลังงานไอออไนเซชันในอากาศ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพียงพอเกิดขึ้นในชั้นอากาศที่เกิดจากอิเล็กโทรดนำไฟฟ้า 2 อิเล็กโทรด อนุภาคที่มีประจุอิสระทั้งหมดจะเริ่มเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบภายใต้อิทธิพลของความแรงของสนามไฟฟ้า มวลของอิเล็กตรอนมีค่าน้อยกว่ามวลนิวเคลียสหลายเท่า (10,000 ... 100,000 เท่า) เป็นผลให้เมื่ออิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าของชั้นอากาศ ความเร็วของอนุภาคที่มีประจุนี้จะมากกว่าความเร็วของนิวเคลียสมาก อิเล็กตรอนมีโมเมนตัมที่สำคัญจึงดึงอิเล็กตรอนใหม่ออกจากโมเลกุลได้อย่างง่ายดาย จึงทำให้ไอออนไนซ์มีความเข้มข้นมากขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าอิออไนเซชันแบบกระแทก (รูปที่ 5)

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าการชนกันทุกครั้งจะส่งผลให้มีการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุล ในบางกรณี อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังวงโคจรที่ไม่เสถียรซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียส อิเล็กตรอนดังกล่าวได้รับพลังงานส่วนหนึ่งจากการชนกันของอิเล็กตรอน ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นของโมเลกุล (รูปที่ 6)

ช่วง "ชีวิต" ของโมเลกุลที่ตื่นเต้นนั้นอยู่ที่ 10-10 วินาทีเท่านั้น หลังจากนั้นอิเล็กตรอนจะกลับสู่วงโคจรก่อนหน้าที่มีความเสถียรและมีพลังมากขึ้น

เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่วงโคจรที่เสถียร โมเลกุลที่ถูกกระตุ้นจะปล่อยโฟตอนออกมา ในทางกลับกัน โฟตอนก็สามารถแตกตัวเป็นไอออนโมเลกุลอื่นๆ ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระบวนการนี้เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยแสง (รูปที่ 7) นอกจากนี้ยังมีแหล่งที่มาอื่น ๆ ของการเกิดโฟโตออไนซ์: รังสีคอสมิกพลังงานสูง, คลื่นแสงอัลตราไวโอเลต, รังสีกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ (รูปที่ 8)

ตามกฎแล้วการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลอากาศจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โมเลกุลของอากาศและอิเล็กตรอนอิสระที่มีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน (วุ่นวาย) จะได้รับพลังงานที่สูงขึ้นและชนกันบ่อยขึ้น ผลของการชนดังกล่าวคือการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศ เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออนด้วยความร้อน อย่างไรก็ตาม กระบวนการย้อนกลับยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่ออนุภาคมีประจุทำให้ประจุของตัวมันเองเป็นกลาง (การรวมตัวกันใหม่) ในระหว่างกระบวนการรวมตัวกันใหม่ จะสังเกตเห็นการปล่อยโฟตอนที่รุนแรง

การก่อตัวของลำแสงและการปล่อยโคโรนา

เมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าในช่องว่างอากาศระหว่างแผ่นที่มีประจุเพิ่มขึ้นเป็นค่าวิกฤติ อาจเกิดการกระแทกของไอออนไนซ์ ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของการรบกวนความถี่สูงแบบพัลส์ สาระสำคัญมีดังนี้: หลังจากการไอออไนเซชันของโมเลกุลหนึ่งโดยอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนอิสระสองตัวและไอออนบวกหนึ่งตัวจะปรากฏขึ้น การชนครั้งต่อไปทำให้เกิดอิเล็กตรอนอิสระ 4 ตัวและไอออน 3 ตัวที่มีประจุบวก

ดังนั้นการแตกตัวเป็นไอออนจึงมีลักษณะคล้ายหิมะถล่มซึ่งมาพร้อมกับการก่อตัวของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวกจำนวนมาก (รูปที่ 9 และ 10) ไอออนบวกจะสะสมอยู่ใกล้กับอิเล็กโทรดลบ และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะเคลื่อนที่เข้าหาอิเล็กโทรดบวก

ในระหว่างกระบวนการไอออไนเซชัน อิเล็กตรอนอิสระจะมีความคล่องตัวมากกว่าเมื่อเทียบกับไอออน ดังนั้นอิเล็กตรอนอิสระจึงถือว่าไม่มีการเคลื่อนที่ตามเงื่อนไข เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดบวก ประจุบวกที่เหลือจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อสถานะของสนามไฟฟ้า ดังนั้นจึงมีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น โฟตอนจำนวนมากเร่งการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศใกล้กับขั้วบวกและก่อให้เกิดการก่อตัวของอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (รูปที่ 11) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของหิมะถล่มซ้ำ ๆ (รูปที่ 12)

หิมะถล่มทุติยภูมิที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนไปทางขั้วบวก ซึ่งมีประจุบวกรวมอยู่รวมกัน อิเล็กตรอนอิสระทะลุผ่านประจุอวกาศบวก ทำให้เกิดช่องแคบ (ลำแสง) ซึ่งพลาสมาตั้งอยู่ เนื่องจากความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมลำแสงจึง "ขยาย" ขั้วบวกในขณะที่กระบวนการก่อตัวของอิเล็กตรอนอิสระถล่มจะเร่งขึ้นและเพิ่มความแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอีก (รูปที่ 13 และ 14) โดยเคลื่อนไปทางส่วนหัวของลำแสง . อิเล็กตรอนเพิ่มเติมจะผสมกับไอออนบวก ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของพลาสมาอีกครั้ง ซึ่งจะทำให้ช่องสตรีมเมอร์ยาวขึ้น

ข้าว. 13. ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะมาพร้อมกับโฟโตอิออนที่เพิ่มขึ้น และสร้างอนุภาคที่มีประจุถล่มใหม่

หลังจากที่ลำแสงเติมเต็มช่องว่างว่าง ระยะประกายไฟของการคายประจุจะเริ่มต้นขึ้น (รูปที่ 15) ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยความร้อนที่ทรงพลังอย่างยิ่งในอวกาศและความเป็นตัวนำยิ่งยวดของช่องพลาสมา

กระบวนการสร้างลำแสงที่อธิบายไว้ใช้ได้กับช่องว่างเล็กๆ ที่มีสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม ตามรูปแบบ สนามไฟฟ้าทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเล็กน้อย และไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างยิ่ง:

• ภายในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ ความเข้มตามแนวเส้นสนามจะมีคุณลักษณะเป็นค่าคงที่ ตัวอย่างเช่น สนามไฟฟ้าที่อยู่ตรงกลางของตัวเก็บประจุชนิดแผ่นขนาน
• ในสนามที่ไม่มีเนื้อเดียวกันอย่างอ่อน ค่าความแรงที่วัดตามแนวสนามจะแตกต่างกันไม่เกิน 2 ... 3 เท่า สนามดังกล่าวถือว่าไม่มีเนื้อเดียวกันอย่างอ่อน ตัวอย่างเช่น สนามไฟฟ้าระหว่างช่องว่างประกายไฟทรงกลม 2 ช่อง หรือสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างเปลือกของสายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มและแกนกลางของสายเคเบิล
• สนามไฟฟ้าเรียกว่าเป็นเนื้อเดียวกันอย่างมากหากมีลักษณะการกระโดดที่รุนแรงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพอย่างรุนแรงของสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตามกฎแล้วในการติดตั้งระบบไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม สนามไฟฟ้าจะมีรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมออย่างมาก ซึ่งต้องมีการตรวจสอบอุปกรณ์ว่าเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือไม่

ในสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันสูง กระบวนการไอออไนเซชันจะถูกรวบรวมใกล้กับอิเล็กโทรดบวกหรือลบ ดังนั้นการคายประจุจึงไม่สามารถเข้าถึงระยะประกายไฟได้ และในกรณีนี้ ประจุจะเกิดขึ้นในรูปของโคโรนา (“การคายประจุโคโรนา”) เมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอีก ลำแสงจะก่อตัวขึ้นในช่องว่างอากาศและเกิดการปล่อยประกายไฟ ดังนั้น หากความยาวของช่องว่างคือ 1 เมตร การปล่อยประกายไฟจะเกิดขึ้นที่ความแรงของสนามประมาณ 10 kV/cm

ผู้นำรูปแบบการปล่อยสายฟ้า

ด้วยช่องว่างอากาศขนาดหลายเมตร ลำแสงที่โผล่ออกมาจึงไม่มีค่าการนำไฟฟ้าเพียงพอที่จะพัฒนาการปล่อยประจุอย่างเต็มประสิทธิภาพ ขณะที่ลำแสงเคลื่อนที่ จะเกิดการปล่อยสายฟ้าขึ้น ซึ่งอยู่ในรูปแบบผู้นำ ส่วนหนึ่งของช่องทางที่เรียกว่าผู้นำนั้นเต็มไปด้วยอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนจากความร้อน อนุภาคที่มีประจุจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในช่องผู้นำ ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าค่าเฉลี่ยของลำแสงมาก คุณสมบัตินี้เป็นเงื่อนไขที่ดีสำหรับการสร้างลำแสงและการเปลี่ยนแปลงเป็นผู้นำ

ข้าว. 16. กระบวนการเคลื่อนที่ของลำแสงและการเกิดขึ้นของผู้นำเชิงลบ (AB – หิมะถล่มเริ่มต้น; ซีดี – ลำแสงที่สร้างจาก)

ในรูป รูปที่ 16 แสดงให้เห็นถึงแผนการคลาสสิกสำหรับการเกิดขึ้นของผู้นำเชิงลบ การไหลของอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่จากแคโทดไปยังขั้วบวก กรวยสีเทาแสดงผลของอิเล็กตรอนถล่ม และวิถีโคจรของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจะแสดงเป็นรูปเส้นหยัก ในหิมะถล่มแต่ละครั้ง เมื่ออิเล็กตรอนชนกัน อากาศจะถูกแตกตัวเป็นไอออน และโฟตอนที่เกิดขึ้นก็จะแตกตัวเป็นไอออนในโมเลกุลอากาศอื่นๆ ในเวลาต่อมา ไอออนไนซ์มีลักษณะเป็นมวลและมีหิมะถล่มจำนวนมากรวมเข้าเป็นช่องเดียว ความเร็วของโฟตอนคือ 3*108 m/s และความเร็วของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระที่ส่วนหน้าของหิมะถล่มคือ 1.5*105 m/s

การพัฒนาลำแสงเกิดขึ้นเร็วกว่าความก้าวหน้าของอิเล็กตรอนถล่ม ในรูป รูปที่ 16 แสดงให้เห็นว่าในช่วงเวลาที่หิมะถล่มครั้งแรกเคลื่อนตัวเป็นระยะทาง AB ช่องลำแสงที่มีความนำไฟฟ้าสูงเป็นพิเศษตลอดความยาวทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้นบนแผ่นซีดีส่วน ลำแสงมาตรฐานเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย 106-107 เมตร/วินาที หากอิเล็กตรอนอิสระมีความเข้มข้นสูงเพียงพอ ไอออนไนซ์จากความร้อนที่รุนแรงจะเกิดขึ้นในช่องสตรีมเมอร์ ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของผู้นำ - โครงสร้างเชิงเส้นที่มีส่วนประกอบพลาสมา

เมื่อผู้นำเคลื่อนที่ สตรีมเมอร์คนใหม่จะถูกสร้างขึ้นที่ส่วนท้าย ซึ่งต่อมาก็กลายเป็นผู้นำด้วย ในรูป รูปที่ 17 แสดงการพัฒนาของผู้นำเชิงลบในช่องว่างอากาศที่มีสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ: ผู้นำเคลื่อนที่ไปตามช่องลำแสง (รูปที่ 17a) หลังจากการเปลี่ยนแปลงช่องสตรีมเมอร์เป็นผู้นำเสร็จสิ้น หิมะถล่มครั้งใหม่ก็เกิดขึ้น

ข้าว. 17. โครงการสร้างและพัฒนาผู้นำเชิงลบในระยะยาว

หิมะถล่มของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทั่วช่องว่างอากาศ (รูปที่ 17b) และเกิดลำแสงใหม่ (รูปที่ 17c) ตามกฎแล้ว สตรีมเมอร์จะเคลื่อนที่ไปตามวิถีสุ่ม ด้วยการก่อตัวของการปล่อยฟ้าผ่าในช่องว่างอากาศยาว แม้ที่ความแรงของสนามไฟฟ้าต่ำ (ตั้งแต่ 1,000 ถึง 2,000 V/cm) ผู้นำจะครอบคลุมระยะทางที่สำคัญได้อย่างรวดเร็ว

เมื่อตัวนำไปถึงขั้วไฟฟ้าฝั่งตรงข้าม ระยะผู้นำของการปล่อยฟ้าผ่าจะสิ้นสุดลง และระยะของการปล่อยฟ้าผ่าแบบย้อนกลับ (หลัก) จะเริ่มต้นขึ้น ในกรณีนี้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายจากพื้นผิวโลกไปตามช่องของผู้นำ ซึ่งทำให้ศักยภาพของผู้นำลดลงเหลือศูนย์ ดังนั้นระหว่างอิเล็กโทรดจึงเกิดช่องทางตัวนำยิ่งยวดซึ่งมีการปล่อยฟ้าผ่าผ่าน

ขั้นตอนของการพัฒนาการปล่อยฟ้าผ่า

สภาวะในการเกิดฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นในส่วนนั้นของเมฆฝนฟ้าคะนอง ซึ่งการสะสมของอนุภาคที่มีประจุและความแรงของสนามไฟฟ้าถึงค่าขีดจำกัด ณ จุดนี้ การกระแทกของไอออนไนซ์จะพัฒนาและเกิดการถล่มของอิเล็กตรอน จากนั้นภายใต้อิทธิพลของโฟโตไนซ์และความร้อน ลำแสงจะปรากฏขึ้นและกลายเป็นผู้นำ

เอ – การแสดงภาพ; b – ลักษณะปัจจุบัน

ความยาวของฟ้าผ่ามีตั้งแต่หลายร้อยเมตรและสามารถเข้าถึงได้หลายกิโลเมตร (ความยาวเฉลี่ยของฟ้าผ่าคือ 5 กม.) ต้องขอบคุณการพัฒนาประเภทผู้นำ สายฟ้าจึงสามารถเดินทางในระยะทางที่สำคัญได้ภายในเสี้ยววินาที สายตามนุษย์มองเห็นฟ้าผ่าเป็นเส้นต่อเนื่องกันซึ่งประกอบด้วยแถบสว่างตั้งแต่หนึ่งแถบขึ้นไป เช่น สีขาว สีชมพูอ่อน หรือสีฟ้าสดใส ที่จริงแล้ว การปล่อยฟ้าผ่านั้นเป็นแรงกระตุ้นหลายอย่าง ซึ่งรวมถึงสองระยะ: ระยะผู้นำและระยะการปล่อยฟ้าผ่าแบบย้อนกลับ

ในรูป รูปที่ 18 แสดงการกวาดเวลาของพัลส์ฟ้าผ่า ซึ่งแสดงการคายประจุของระยะผู้นำของพัลส์แรกที่พัฒนาในรูปแบบของขั้นตอน โดยเฉลี่ยแล้ว แนวเวทีคือห้าสิบเมตร และความล่าช้าระหว่างขั้นตอนที่อยู่ติดกันจะอยู่ที่ 30-90 μs ความเร็วการแพร่กระจายของผู้นำโดยเฉลี่ยคือ 105...106 เมตร/วินาที

รูปแบบการพัฒนาผู้นำแบบเป็นขั้นตอนอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าต้องใช้เวลาพอสมควรในการสร้างผู้นำสตรีมเมอร์ (การหยุดชั่วคราวระหว่างขั้นตอน) พัลส์ต่อมาจะเคลื่อนที่ไปตามช่องไอออไนซ์และมีระยะผู้นำที่มีรูปทรงลูกศรชัดเจน หลังจากที่ผู้นำไปถึงชีพจรที่ 1 ของพื้นผิวโลก ช่องไอออไนซ์จะปรากฏขึ้นเพื่อให้ประจุเคลื่อนที่ผ่าน ในขณะนี้ ขั้นที่ 2 ของการปล่อยฟ้าผ่าเริ่มต้นขึ้น (การปล่อยประจุแบบย้อนกลับ)

การปลดปล่อยหลักสามารถมองเห็นได้ในรูปแบบของเส้นเรืองแสงที่ต่อเนื่องกันซึ่งเจาะทะลุช่องว่างระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองกับพื้นดิน (ฟ้าผ่าเชิงเส้น) หลังจากที่การปลดปล่อยหลักไปถึงเมฆ แสงของช่องพลาสมาจะลดลง ระยะนี้เรียกว่าแสงระเรื่อ ในการปล่อยฟ้าผ่าหนึ่งครั้ง จะมีการสังเกตพัลส์ซ้ำมากถึงยี่สิบครั้ง และระยะเวลาของการคายประจุนั้นสูงถึง 1 วินาทีหรือมากกว่านั้น

ในสี่ในสิบกรณี มีการสังเกตการปล่อยฟ้าผ่าหลายครั้ง ซึ่งทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในเครือข่ายพลังงาน โดยเฉลี่ยจะสังเกตแรงกระตุ้นได้ 3...4 ครั้ง ธรรมชาติของพัลส์ซ้ำๆ สัมพันธ์กับการไหลเข้าของประจุที่เหลืออยู่ในเมฆฟ้าร้องไปยังช่องพลาสมาอย่างค่อยเป็นค่อยไป

การดำเนินการคัดเลือกการปล่อยฟ้าผ่า

เมื่อช่องของผู้นำเพิ่งเริ่มพัฒนา ความแรงของสนามไฟฟ้าในส่วนหัวจะถูกกำหนดโดยปริมาตรของประจุของตัวนำและการสะสมของอนุภาคที่มีประจุตามปริมาตรที่อยู่ใต้เมฆฝนฟ้าคะนอง ทิศทางลำดับความสำคัญของการปล่อยประจุจะขึ้นอยู่กับความแรงของสนามไฟฟ้าสูงสุด ที่ระดับความสูงที่สำคัญ ทิศทางนี้จะถูกกำหนดโดยช่องทางผู้นำเท่านั้น (รูปที่ 19)

เมื่อช่องทางผู้นำของการปล่อยฟ้าผ่าเคลื่อนเข้าหาพื้นผิวโลก สนามไฟฟ้าของมันจะถูกบิดเบือนโดยสนามของโลกและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานขนาดใหญ่บนพื้นดิน ค่าความเข้มสูงสุดและทิศทางการแพร่กระจายของผู้นำฟ้าผ่านั้นพิจารณาจากประจุของตัวเองและประจุที่กระจุกตัวอยู่บนพื้นดินตลอดจนโครงสร้างเทียม (รูปที่ 20)

ความสูง H ของศีรษะของผู้นำเหนือพื้นผิวโลก ซึ่งมีอิทธิพลสำคัญต่อสนามไฟฟ้าของผู้นำซึ่งแสดงให้เห็นโดยสนามประจุที่สะสมในปริมาณที่มีนัยสำคัญบนพื้นดินและที่สิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงาน ซึ่งสามารถเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของ ผู้นำเรียกว่าความสูงการวางแนวการปล่อยฟ้าผ่า
ยิ่งประจุไฟฟ้าอยู่ในช่องผู้นำมากเท่าใด ความสูงที่อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงวิถีฟ้าผ่าก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

รูปที่ 21 แสดงการเคลื่อนที่ของการปล่อยประจุหลักจากพื้นผิวโลกสู่เมฆฝนฟ้าคะนอง และการแพร่กระจายของตัวนำสู่พื้นดิน (พื้นผิวเรียบ)

เมื่อการปล่อยฟ้าผ่าเคลื่อนไปทางโครงสร้างพื้นดินสูง (ส่วนรองรับสายไฟหรือหอคอย) ไปยังการปล่อยประจุของตัวนำที่กระจายจากเมฆฝนไปยังพื้นผิวโลก ตัวนำตอบโต้จะพัฒนาจากส่วนรองรับภาคพื้นดิน (รูปที่ 22) ในกรณีนี้การปลดปล่อยหลักจะเกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อระหว่างผู้นำและการเคลื่อนไหวไปในทั้งสองทิศทาง

ข้าว. 22. การพัฒนาขั้นผู้นำ (บน) และขั้นปล่อยหลัก (ล่าง) เมื่อมีฟ้าผ่ากระทบกับโลหะรองรับ

กระบวนการเกิดฟ้าผ่าแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งเฉพาะของการปล่อยฟ้าผ่านั้นถูกกำหนดไว้ที่ระยะผู้นำ หากมีโครงสร้างพื้นสูงอยู่ใต้เมฆฝนโดยตรง (เช่น หอส่งสัญญาณโทรทัศน์หรือสายส่งไฟฟ้า) ผู้นำที่โผล่ออกมาจะเคลื่อนที่ไปทางพื้นดินตามเส้นทางที่สั้นที่สุด กล่าวคือ มุ่งหน้าสู่ผู้นำซึ่งขยายขึ้นไปด้านบน จากโครงสร้างพื้นดิน

จากประสบการณ์จริงเราสามารถสรุปได้ว่าส่วนใหญ่มักจะเกิดฟ้าผ่ากับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการต่อลงดินอย่างมีประสิทธิภาพและนำไฟฟ้าได้ดี ที่ระดับความสูงเดียวกัน การปล่อยฟ้าผ่าจะกระทบกับวัตถุที่มีสายดินดีกว่าและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง ด้วยความสูงของแหล่งพลังงานที่แตกต่างกัน และหากดินที่อยู่ข้างๆ มีความต้านทานต่างกัน ฟ้าผ่าอาจกระแทกวัตถุที่อยู่ต่ำกว่าซึ่งอยู่บนดินที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีกว่า (รูปที่ 23)

ข้าว. 23. ความไวต่อการคัดเลือกของการปล่อยฟ้าผ่า: ดินที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง (a); ดินที่มีค่าการนำไฟฟ้าลดลง (b)

ข้อเท็จจริงนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างการพัฒนาขั้นผู้นำกระแสการนำจะไหลไปตามเส้นทางที่มีค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นดังนั้นในบางพื้นที่จึงมีประจุที่เกี่ยวข้องกับผู้นำเข้มข้น เป็นผลให้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าของประจุบนพื้นผิวโลกต่อสนามไฟฟ้าของผู้นำที่เกิดขึ้นใหม่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายการเลือกสรรของฟ้าผ่า ตามกฎแล้วพื้นที่ดินและโครงสร้างเทียมเหนือพื้นดินที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงมักได้รับผลกระทบมากที่สุด ในทางปฏิบัติเป็นที่ยอมรับว่าในสายไฟฟ้าแรงสูงฟ้าผ่าไม่เกินหนึ่งในสามของส่วนรองรับที่อยู่ในสถานที่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

ทฤษฎีความเสียหายแบบเลือกสรรต่อวัตถุบนโลกจากการปล่อยฟ้าผ่าพบการยืนยันในทางปฏิบัติในการจัดการป้องกันฟ้าผ่าและการต่อลงดินของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานของสถานีไฟฟ้าย่อย พื้นที่เหล่านั้นที่มีสภาพการนำไฟฟ้าต่ำมีโอกาสถูกฟ้าผ่าน้อยกว่ามาก ในรูป รูปที่ 24 แสดงสนามไฟฟ้าระหว่างพื้นดินกับเมฆฝนฟ้าคะนองก่อนเกิดฟ้าผ่า

ด้วยการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนองอย่างค่อยเป็นค่อยไป ค่าการนำไฟฟ้าของดินจะทำให้เกิดความสมดุลในจำนวนประจุเมื่อสนามไฟฟ้าของเมฆเปลี่ยนแปลง ในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า ความแรงของสนามไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจนเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าต่ำของดิน จึงไม่มีเวลาสำหรับการกระจายประจุใหม่ ความเข้มข้นของประจุในแต่ละสถานที่นำไปสู่การเพิ่มความแรงของสนามไฟฟ้าระหว่างสถานที่ลักษณะเฉพาะและเมฆฝนฟ้าคะนอง (รูปที่ 25) ดังนั้นการปล่อยฟ้าผ่าจึงเลือกโจมตีสถานที่เหล่านี้

สิ่งนี้ยืนยันอย่างชัดเจนถึงทฤษฎีการเลือกปล่อยฟ้าผ่าตามที่ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกันฟ้าผ่าจะโจมตีสถานที่เหล่านั้นที่มีค่าการนำไฟฟ้าของดินเพิ่มขึ้นเสมอ

พารามิเตอร์หลักของฟ้าผ่า

เพื่อระบุลักษณะของกระแสฟ้าผ่า จะใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• ค่าสูงสุดของพัลส์กระแสฟ้าผ่า
• ระดับความชันของกระแสฟ้าผ่าด้านหน้า
• ระยะเวลาด้านหน้าของชีพจรปัจจุบัน
• ระยะเวลาชีพจรเต็ม

ระยะเวลาของพัลส์ของกระแสฟ้าผ่าคือเวลาที่ต้องใช้ในการปล่อยประจุกลับเพื่อเดินทางเป็นระยะทางระหว่างพื้นดินกับเมฆฝนฟ้าคะนอง (20...100 μs) ด้านหน้าของพัลส์กระแสฟ้าผ่าอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.5 ถึง 10 μs

ระยะเวลาเฉลี่ยของพัลส์กระแสฟ้าผ่าคือ 50 μs ค่านี้เป็นค่ามาตรฐานของแรงกระตุ้นกระแสฟ้าผ่าเมื่อทดสอบความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของสายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้ม: สายเคเบิลเหล่านี้ต้องทนทานต่อฟ้าผ่าโดยตรงและรักษาความสมบูรณ์ของฉนวน เพื่อทดสอบความแข็งแรงของฉนวนเมื่อสัมผัสกับพัลส์แรงดันฟ้าผ่า (การทดสอบควบคุมโดย GOST 1516.2-76) จะใช้พัลส์กระแสฟ้าผ่ามาตรฐานดังแสดงในรูปที่ 1 26 (เพื่อความสะดวกในการคำนวณ ด้านหน้าจริงจะลดลงเป็นหน้าเฉียงที่เท่ากัน)

บนแกนแนวตั้งของการสแกนแรงดันไฟฟ้าเกินแบบพัลส์ ที่ระดับเท่ากับ 0.3 Umax และ 0.9 Umax จุดควบคุมจะถูกทำเครื่องหมาย เชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรง จุดตัดของเส้นตรงนี้กับแกนเวลาและเส้นตรงแนวนอนแทนเจนต์กับ Umax ช่วยให้เราสามารถกำหนดระยะเวลาของพัลส์ Tf แรงกระตุ้นฟ้าผ่ามาตรฐานมีค่า 1.2/50: โดยที่ Tf=1.2 µs, Ti=50 µs (ระยะเวลาพัลส์เต็ม)

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของพัลส์ฟ้าผ่าคืออัตราการเพิ่มขึ้นของกระแสแรงดันไฟฟ้าที่พัลส์ด้านหน้า (ความชันด้านหน้า, A*μs) ตารางที่ 1 แสดงพารามิเตอร์หลักของการปล่อยฟ้าผ่าสำหรับพื้นที่ราบ ในภูเขามีความผันผวนของกระแสฟ้าผ่าลดลง (เกือบสองเท่า) เมื่อเปรียบเทียบกับค่าของที่ราบ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าภูเขาอยู่ใกล้กับเมฆมากขึ้น ดังนั้นในพื้นที่ภูเขาฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นของอนุภาคที่มีประจุในเมฆฝนฟ้าคะนองที่ต่ำกว่ามากซึ่งทำให้ค่าแอมพลิจูดของกระแสฟ้าผ่าลดลง

ตามตารางเมื่อฟ้าผ่ากระทบกับสายไฟฟ้าแรงสูงจะเกิดกระแสขนาดใหญ่ - มากกว่า 200 kA อย่างไรก็ตาม การปล่อยฟ้าผ่าที่ก่อให้เกิดกระแสที่มีนัยสำคัญนั้นพบได้น้อยมาก: กระแสที่มากกว่า 100 kA เกิดขึ้นไม่เกิน 2% ของจำนวนกรณีของจำนวนฟ้าผ่าทั้งหมด และกระแสที่มากกว่า 150 kA เกิดขึ้นในเวลาน้อยกว่า 0.5% ของกรณี การกระจายความน่าจะเป็นของค่าแอมพลิจูดของกระแสฟ้าผ่าขึ้นอยู่กับค่าแอมพลิจูดของกระแสจะแสดงในรูป 27. ประมาณ 40% ของการปล่อยฟ้าผ่าทั้งหมดมีกระแสไม่เกิน 20 kA

ข้าว. 28. เส้นโค้งของการกระจายความน่าจะเป็น (เป็น %) ของความชันของพัลส์ด้านหน้าของกระแสฟ้าผ่า เส้นโค้ง 1 – สำหรับพื้นที่เรียบ เส้นโค้งที่ 2 – สำหรับสภาพภูเขา

ระดับของสัญญาณรบกวนอิมพัลส์และแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดขึ้นที่โรงงานผลิตไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับความชันที่แท้จริงของด้านหน้าของกระแสพัลส์ของการปล่อยฟ้าผ่า ระดับความชันจะแตกต่างกันไปในช่วงกว้างและมีความสัมพันธ์เล็กน้อยกับค่าแอมพลิจูดของกระแสฟ้าผ่า ในรูป รูปที่ 28 แสดงภาพการกระจายความน่าจะเป็นของระดับความชันของกระแสฟ้าผ่าด้านหน้าบนที่ราบ (เส้นโค้ง 1) และบนภูเขา (เส้นโค้ง 2)

ผลกระทบของกระแสฟ้าผ่า

ในระหว่างที่กระแสฟ้าผ่าผ่านวัตถุต่าง ๆ กระแสฟ้าผ่าจะอยู่ภายใต้อิทธิพลทางกล แม่เหล็กไฟฟ้า และความร้อน
การสร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญสามารถทำลายตัวนำโลหะส่วนเล็กได้ (เช่น ฟิวส์ลิงค์หรือสายโทรเลข) เพื่อกำหนดค่าวิกฤตของกระแสฟ้าผ่า Im (kA) ซึ่งเกิดการหลอมละลายหรือการระเหยของตัวนำ ให้ใช้สูตรต่อไปนี้

k – ค่าสัมประสิทธิ์จำเพาะขึ้นอยู่กับวัสดุตัวนำ (ทองแดง 300...330 อลูมิเนียม 200...230 เหล็ก 115...440)
Q – หน้าตัดของตัวนำ mm2;
tm คือระยะเวลาของพัลส์กระแสฟ้าผ่า, μs

หน้าตัดที่เล็กที่สุดของตัวนำ (สายล่อฟ้า) ซึ่งรับประกันความปลอดภัยในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าเข้าสู่โรงไฟฟ้าคือ 28 มม. 2 ที่ค่ากระแสสูงสุด ตัวนำเหล็กที่มีหน้าตัดที่คล้ายกันจะร้อนได้สูงถึงหลายร้อยองศาในเวลาไมโครวินาที แต่ยังคงความสมบูรณ์ไว้ เมื่อสัมผัสกับช่องฟ้าผ่า ชิ้นส่วนโลหะสามารถหลอมละลายได้ลึก 3-4 มม. การแตกหักของสายไฟแต่ละเส้นในสายป้องกันฟ้าผ่าบนสายไฟ มักเกิดขึ้นเนื่องจากการเหนื่อยหน่ายจากการปล่อยฟ้าผ่าที่จุดสัมผัสระหว่างช่องฟ้าผ่าและสายเคเบิล

ด้วยเหตุผลนี้ สายล่อฟ้าที่ทำจากเหล็กจึงมีหน้าตัดที่ใหญ่: สายป้องกันฟ้าผ่าต้องมีหน้าตัดอย่างน้อย 35 มม.2 และสายล่อฟ้าต้องมีหน้าตัดอย่างน้อย 100 มม.2 เมื่อช่องฟ้าผ่ากระทบกับวัสดุไวไฟและไวไฟ (ไม้ ฟาง เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น เชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซ ฯลฯ) การระเบิดและไฟไหม้อาจเกิดขึ้นได้ ผลกระทบทางกลของกระแสฟ้าผ่าจะแสดงออกมาในการทำลายโครงสร้างไม้ อิฐ และหิน ซึ่งขาดการป้องกันฟ้าผ่าและการต่อสายดินที่เหมาะสม

การแตกของเสาไฟฟ้าที่ทำจากไม้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสฟ้าผ่าที่ไหลผ่านโครงสร้างภายในของไม้ ก่อให้เกิดไอน้ำจำนวนมากออกมา ซึ่งด้วยแรงกดดัน ทำให้เส้นใยไม้แตก ในสภาพอากาศฝนตก การแยกไม้จะน้อยกว่าในสภาพอากาศแห้ง เนื่องจากไม้เปียกมีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่า กระแสฟ้าผ่าจึงไหลผ่านพื้นผิวไม้เป็นส่วนใหญ่ โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างไม้

ในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า ชิ้นไม้ที่มีความหนาไม่เกินสามเซนติเมตรและกว้างไม่เกินห้าเซนติเมตรมักจะถูกฉีกออกจากที่รองรับไม้ และในบางกรณี ฟ้าผ่าจะแยกครึ่งของเสาตั้งตรงและคานขวางของฐานรองรับที่ไม่ได้ติดตั้งสายดิน . ในกรณีนี้องค์ประกอบโลหะของฉนวน (สลักเกลียวและตะขอ) จะลอยออกจากที่และตกลงไปที่พื้น วันหนึ่งเกิดฟ้าผ่าแรงมากจนต้นป็อปลาร์ขนาดใหญ่สูงประมาณ 30 เมตร กลายเป็นกองเศษเล็กเศษน้อย

เมื่อผ่านรอยแตกแคบๆ และช่องเปิดเล็กๆ การปล่อยฟ้าผ่าจะก่อให้เกิดการทำลายล้างอย่างมาก ตัวอย่างเช่น กระแสฟ้าผ่าทำให้ตัวจับท่อที่ติดตั้งบนสายไฟเสียรูปได้ง่าย แม้แต่ไดอิเล็กทริกแบบคลาสสิก (หินและอิฐ) ก็ยังได้รับผลกระทบจากการปล่อยประจุที่ทรงพลัง แรงกระแทกจากไฟฟ้าสถิตที่ประจุที่เหลืออยู่สามารถทำลายอาคารอิฐและหินที่มีกำแพงหนาได้อย่างง่ายดาย

ในระหว่างขั้นตอนของการปล่อยฟ้าผ่าหลัก ใกล้กับจุดที่ฟ้าผ่า การรบกวนแบบอิมพัลส์และแรงดันไฟฟ้าเกินเกิดขึ้นในตัวนำและโครงสร้างโลหะของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงาน ซึ่งเมื่อผ่านการต่อสายดินของวัตถุพลังงาน จะสร้างสัญญาณรบกวนแบบอิมพัลส์ความถี่สูงและมีนัยสำคัญ แรงดันไฟฟ้าตกถึง 1,000 kV หรือมากกว่า การปล่อยฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแต่ระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองกับพื้นดินเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นระหว่างเมฆแต่ละก้อนด้วย ฟ้าผ่าดังกล่าวมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์สำหรับบุคลากรและอุปกรณ์ของโรงไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน การปล่อยฟ้าผ่าลงสู่พื้นก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อผู้คนและอุปกรณ์ทางเทคนิค

พายุฝนฟ้าคะนองในสหพันธรัฐรัสเซีย

ในส่วนต่างๆ ของประเทศของเรา ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างกันอย่างมาก ภาคเหนือมีพายุฝนฟ้าคะนองมีกำลังอ่อนที่สุด เมื่อคุณเคลื่อนตัวลงใต้ จะมีพายุฝนฟ้าคะนองเพิ่มขึ้น ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือจำนวนวันต่อปีที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ระยะเวลาเฉลี่ยของพายุฝนฟ้าคะนองในหนึ่งวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนองในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียอยู่ที่ 1.5 ถึง 2 ชั่วโมง กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนอง ณ จุดใด ๆ ในสหพันธรัฐรัสเซียนั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้แผนที่อุตุนิยมวิทยาพิเศษของกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งรวบรวมบนพื้นฐานของข้อมูลจากการสังเกตการณ์ระยะยาวของสถานีอุตุนิยมวิทยา (รูปที่ 29)

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับฟ้าผ่า:

• ในพื้นที่ที่มีพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น 30 ชั่วโมงต่อปี โดยเฉลี่ยจะมีฟ้าผ่า 1 ครั้งต่อตารางกิโลเมตรของพื้นผิวโลกทุกๆ สองปี
• ทุก ๆ วินาที พื้นผิวโลกของเราต้องเผชิญกับฟ้าผ่ามากกว่าร้อยครั้ง