detekcja i lokalizacja wyładowań atmosferycznych - Instytut ...

PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH
Fale troposferyczne, głównie w paśmie fal ultrakrótkich i w mikrofalach, rozchodzą
się w przybliżeniu prostoliniowo, a ich zasięg jest ograniczony przez horyzont i przeszkody
terenowe. Fala przyziemna, w paśmie fal długich i średnich, jest silnie zależna od
ukształtowania terenu, ponieważ jej tłumienie zależy od przewodności i stałej dielektrycznej
gruntu. Najkorzystniejsze warunki do propagacji tego rodzaju fal istnieją nad obszarami mórz
i oceanów, a jej tłumienie wzrasta wraz ze wzrostem jej częstotliwości. Refrakcja fali
troposferycznej umożliwia osiągnięcie zasięgów znacznie przekraczających horyzont, a
przeszkody terenowe nie stanowią, dzięki refrakcji, utrudnienia w propagacji tego rodzaju
fali. Fala jonosferyczna pozwala na uzyskanie bardzo dużego zasięgu propagacji w paśmie fal
krótkich. Stan jonosfery zmienia się, dlatego zarówno natężenie składowych pola
elektromagnetycznego w miejscu odbioru fal jonosferycznych oraz ich faza są także
wielkościami zmiennymi.
Fale akustyczne generowane przez wyładowanie rozchodzą się na duże odległości w
atmosferze, gdzie ulegają różnym efektom. Najważniejsze z nich to [3, 125, 126]:
o Zmiana kształtu fali związana ze skończoną amplitudą fal dźwiękowych. Rozchodząca
się w powietrzu fala akustyczna ma wysoką amplitudę i dlatego podczas jej propagacji jej
kształt musi ulegać zmianom.
o Tłumienie – następuje głównie dzięki wzajemnemu oddziaływaniu fal akustycznych i
molekuł powietrza. Jest uzależnione od zawartości pary wodnej w powietrzu. Tłumienie
następuje wskutek rozpraszania fal dźwiękowych na cząsteczkach chmurowych.
o Refrakcja – prędkość dźwięku jest proporcjonalna do pierwiastka drugiego stopnia z
wartości temperatury ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Średnia temperatura w
troposferze maleje z wysokością tak, więc zgodnie z prawem Snella’a (załamania) fala
akustyczna musi ulegać refrakcji (odchyleniu). Ze względu na zależność od temperatury
ten rodzaj refrakcji jest nazywany refrakcją termiczną.
Przy rozpatrywaniu rozchodzenia się grzmotu należy brać pod uwagę także inne czynniki
(jak np.: odbicia od gruntu wpływające na rozchodzenie się), ale wspomniane powyżej są
najważniejsze. Poza tym inne czynniki jak turbulencja, pofałdowanie terenu, wpływ aerozoli,
wiatr, które są zbyt trudne do ujęcia analitycznego. Promieniowanie akustyczne jest najsilniej
emitowane przy częstotliwościach rzędu 50 Hz, a efektywny zasięg rozchodzenia się grzmotu
osiąga 25 km tak, więc jest emitowane głównie w postaci fali przyziemnej [3].
- 72 -