СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЛАКОВ Российский патент 1997 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к методам искусственного изменения погодных условий, а точнее к методам искусственного стимулирования осадков, за счет воздействия на электрические характеристики облаков, и наиболее эффективно может быть использовано для стимулирования выпадания либо роста интенсивности дождя из облачности проходящей над заданной территорией, а также для повышения общего запаса влаги в почве и воды в водохранилищах в периоды, предшествующие наступлению засушливых сезонов.

Известен способ воздействия на электрическое состояние облаков, заключающийся в распылении электрически поляризованной воды в неустойчивом слое атмосферы.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и дороговизна его реализации, поскольку распыление электрически поляризованной воды необходимо осуществлять на высотах неустойчивого слоя атмосферы, т.е. на высотах до 1-2 км, что возможно только при использовании специализированной и сравнительно дорогостоящей авиации.

Известен способ воздействия на электрическое состояние облаков, заключающийся во внесении электропроводящих нитей в зоны облака, которые имеют высокие значения напряженности электрического поля.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и дороговизна его реализации, возникающие вследствие необходимости доставлять ракетами или самолетами электропроводящие нити в выделенные зоны облака. Кроме того, такой способ не является экологически чистым, поскольку, выпадая месте с осадкам, электропроводящие нити будут засорять растительность полей и земную поверхность.

Из известных, наиболее близким по технической сущности и реализации, является способ воздействия на электрическое состояние облаков, заключающийся в создании над участком земной поверхности высоковольтного изменяющегося электрического поля.

Недостатком известного способа являются неизвестность режимов изменения электрического поля, при которых может быть обеспечена наиболее устойчивая воспроизводимость эффектов появления осадков из облачности и увеличения их интенсивности при воздействиях.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости эффектов появления осадков из облачности и увеличения их интенсивности при воздействиях на электрическое состояние облаков.

Цель достигается тем, что в способе воздействия на электрическое состояние облаков, заключающемся в создании над поверхностью земли высоковольтного изменяющегося электрического поля, согласно изобретению изменение высоковольтного электрического поля осуществляют в виде импульсов длительностью не более 5 с, следующих друг за другом через интервалы времени не более 5 мин.

Кроме того, импульсы электрического поля создают в виде цугов импульсов, причем в каждом цуге содержится от 2 до 5 импульсов, следующих с периодом от 0,1 до 1 с, а интервал следования цугов составляет от 0,5 до 5 мин.

Кроме того, создание импульсов электрического поля начинают не раньше, чем за 30 мин до подхода облаков, на электрическое состояние которых необходимо осуществить воздействие.

Необходимость использования заявленных существенных признаков объясняется следующими причинами.

1.Применение высоковольтных импульсов электрического поля необходимо для того, чтобы создать возмущение в направлении движения ионов, циркулирующих в облаках, и тем самым повысить вероятность роста поляризованных и/или ионизированных капель воды за счет их соударений с ионами воздуха и между собой.

Экспериментально установлено, что наиболее эффективным оказываются импульсы положительной полярности, имеющие амплитуду 100 200 кВ.

Отметим, что указанная величина амплитуды импульсов электрического поля составляет примерно 25-50% от известного напряжения электросферы, близкого к 400 кВ. Кроме того, при таких напряжениях на проволочном электроде возможно появление коронного заряда. Однако это на достигаемый эффект не является существенным, так как при импульсах небольшой длительности, создаваемых с большими интервалами, величина возникающего объемного заряда оказывается слишком мала.

2. Целесообразность создания импульсов длительностью не более 5 с установлена экспериментально. Причиной неэффективности импульсов большей длительности может являться завершение перестройки электрического состояния облака под возмущенные значения электрического поля за время, не превышающее 5 с.

Такое предположение восстановления электрического состояния грозовых облаков после разряда молнии, значение которой близко к 5 с.

Минимально допустимые значения длительности импульсов ограничены величиной, в течении которого осуществляется свободное движение ионов в облаке между двумя соударениями.

3. Необходимость использования интервала следования импульсов, не превышающего 5 минут (оптимально от 0,5 до 2 мин) объясняется тем, что в течении этого времени (до 5 мин) результат от воздействий (появление осадков, рост их интенсивности, либо недостаточность воздействий для появления осадков) удается наблюдать визуально.

Простейшим примером, подтверждающим достаточность такого интервала является хорошо известный из практики факт возникновения либо усиления интенсивности осадков примерно через 0,5 4 мин после мощного грозового разряда в кучево-дождевой облачности.

Минимально допустимый интервал следования импульсов ограничен величиной, близкой к 0,05 с. Такое ограничение может возникать в виде цугов, состоящих из большого количества импульсов, что необходимо для активизации недостаточно мощной облачности.

4. В процессе экспериментов также было установлено, что в большинстве случаев наибольшее влияние на активизацию и развитие облачности, а следовательно и на вероятность появления осадков, создают импульсы электрического поля положительной полярности, формируемые в виде цугов, содержащих от 2 до 5 периодически следующих импульсов. Причем, период их следования составлял от 0,2 до 1 с при длительности импульсов от 0,1 до 0,5 с соответственно.

Как показали эксперименты, создаваемые импульсы электрического поля наиболее эффективно влияют на активизацию облачности, расположенной в радиусе по крайней мере до 50-100 км от электрода. Поэтому начало генерации импульсов целесообразно осуществлять не ранее, чем за 30 мин до подхода облаков, на электрическое состояние которых необходимо осуществить воздействие. Кроме того такое ограничение необходимо и для исключения ситуаций, когда осадки из мощной кучево-дождевой облачности могут возникнуть после первых нескольких цугов электрического поля и основное количество осадков выпадает до подхода облачности к заданному району первых нескольких цугов электрического поля и основное количество осадков выпадает до подхода облачности к заданному району.

Поскольку после провоцирования возникновения осадков наибольшей интенсивности, их дальнейшее изменение практически осуществляется по своим законам, не зависящим от воздействий, то создание импульсов электрического поля целесообразно прекратить.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения рассмотрим конкретный пример его реализации. Для этого можно использовать известное устройство для генерации объемных зарядов в атмосферу, которое состоит из генератора высоковольтного напряжения и электрода, выполненного из проволоки, электрически изолированной от земли и натянутой над поверхностью земли и растительностью на высоте например 9 м. Задание необходимой длительности импульсов можно обеспечить с помощью коммутатора (в простейшем случае - ручного, переключаемого по секундомеру), выход которого соединен с электродом, а два входа подключены соответственно к выходу (первому плюсу) генератора высоковольтного напряжения и к земле, на которую заземлен второй полюс выхода генератора. Диаметр проволоки, необходимой для создания не коронирующего или слабо коронирующего электрода, рассчитывается по известным соотношениям.

Способ реализуется следующим образом. Используя визуальное наблюдение за облачностью в месте размещения установки, либо метеорологические прогнозы развития и перемещения облачности, можно определить время, когда над заданным районом появятся облака, на электрическое состояние которых целесообразно провести воздействие. К таким облакам относятся не только кучево-дождевые и слоисто-дождевые, но также мощные кучевые и слоисто-кучевые облака, находящиеся в стадии развития, близкой к выпадению осадков.

Чем более развиты облака для появления из них осадков, тем позже необходимо начинать воздействия на них импульсами электрического поля, амплитуда которых составляет например +100 кВ.

Если к заданному району приближается мощное кучево-дождевое облако, из которого еще не пошел дождь, то создание импульсов целесообразно начать за 5-10 минт до того момента, когда облако выйдет на заданную территорию. В этом случае наибольшее количество осадков, начало появления которых будет спровоцировано воздействиями, прольется преимущественно в заданном районе.

Длительность и количество импульсов задают с помощью коммутатора, например подключением по секундомеру его выхода поочередно к выходу генератора высоковольтного напряжения и на второй вход, соединенный с землей.

Устанавливая длительность и период следования импульсов, равными например 0,3 и 0,6 с соответственно, создают первый цуг, состоящий, например, из 5 импульсов. После этого в течении, например, 3 мин наблюдают за изменением облачности и, при отсутствии осадков, проводят повторное воздействие таким же цугом импульсов.

Повторное воздействие продолжают до тех пор, пока из облачности не пойдут осадки и их интенсивность не достигнет своего максимального значения, характерного для конкретного типа облачности.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет существенно повысить воспроизводимость эффектов появления осадков из облачности и увеличения их интенсивности за счет воздействий на электрическое состояние облаков. В результате удается значительно продвинуться в практическом решении актуальной задачи искусственного увеличения осадков в районах земного шара, страдающих от дефицита влаги. При этом, в отличии от используемых в настоящее время способов засева облаков химическими реагентами с самолетов, предложенный способ оказывается экологически чист, одновременно активизирует облака на большой площади (радиусом до 50-100 км).

Использование: в сельскохозяйственной метеорологии, а именно для вызывания осадков. Сущность изобретения: над земной поверхностью создают высоковольтное электрическое поле в виде импульсов длительностью не более 5 с и следующих один за другим через интервалы времени не более 5 мин. Импульсы могут выдаваться в виде серий - цугов. Воздействие на электрическое состояние атмосферы желательно начинать осуществлять не ранее, чем за 30 мин до подхода облаков, из которых предполагается выпадение осадков. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ воздействия на электрическое состояние облаков, заключающийся в создании над поверхностью Земли изменяющегося высоковольтного электрического поля, отличающийся тем, что изменение высоковольтного электрического поля осуществляют в виде импульсов длительностью не более 5 с, следующих друг за другом через интервалы времени не более 5 мин. 2. Способ по п. 1 отличающийся тем что импульсы электрического поля создаются в виде цугов импульсов, причем в каждом цуге содержится 2 5 импульсов, следующих с периодом 0,1 1,0 с, а интервал следования цугов составляет 0,5 5,0 мин. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что создание импульсов электрического поля начинают не раньше чем за 30 мин до подхода облаков, на электрическое состояние которых необходимо осуществить воздействие.