электрические свойства снега
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНЕГА
Совокупность характеристик, от которых зависит способность снега создавать, удерживать и проводить электрические заряды и электромагнитные поля. Э. с. с. имеют значение при прокладке кабелей ЛЭП в снежном покрове, заземлении энергетических установок, решении проблемы прочности изоляторов и т. п. Их используют при создании приборов для измерения влажности и некоторых других характеристик снега. Э. с. с. зависят от его напряженного состояния, что может быть использовано, напр., для оценки ла винной опасности.
Э. с. с. начали изучать сравнительно недавно, имеющиеся опытные данные нередко противоречивы. Э. с. с. являются функциями температуры, плотности, фазового состояния и структуры снега, а также частоты электромагнитных волн. Электропроводность снега настолько низка, что по сухому снежному покрову можно прокладывать обнаженный проводник. Электрическое сопротивление R снега в сухом состоянии очень велико и с понижением температуры возрастает: по данным М. Коппа [268], в диапазоне плотности снега от 100 до 600 кг/м3 при изменении температуры от 0 до —60°С его величина R возрастает на два порядка.
Снег, представляя собой совокупность ледяных частиц с промежутками, заполненными воздухом и влагой, фактически состоит из смеси этих веществ, обладающих следующими примерными значениями R для постоянного тока: талая вода (1-4-4)-104 Ом-м, воздух у поверхности земли (0,5ч- 1)-1014 Ом-м, чистый лед 10е -4- 107 Ом-м. Чем меньше плотность снега, тем больше R, т. к. сказывается влияние воздушных промежутков. Кроме того, при прохождении электрического тока через снежный покров на всех поверхностях раздела фаз в снеге возникает поляризация, из-за которой значение R возрастает. Для постоянного тока R сухого снега разной плотности р при температуре —30°С изменяется, согласно М. Коппу, следующим образом:
с кг/м3 .... 570 390 180 130
R Ом-м . . . 2-107 5-10« 5.109 1,3-10*°
По мере увеличения влажности снега его электрическое сопротивление быстро падает. Получена следующая связь влажности w, плотности р и электрического сопротивления снега R для постоянного тока при температуре, близкой к 0°С:
W % 5 10 15 20 25
О кг/м1 200 360 420 460 480
R Ом-м 1.7- 10е 2,2-10« 10' 7-104 5-104
У тающего снега значение R сохраняется около 104 Ом-м, что на один-два порядка меньше удельного сопротивления воды из полностью растаявшего снега. Это объясняется повышением концентрации солей в жидкой фазе в начале таяния и постепенным ее понижением при продолжении таяния. Влияние примесей в снежном покрове на Э. с. с. исследовано недостаточно. Наблюдаемые пробои изоляторов ЛЭП связаны с отложением снега на их ребрах во время метелей, особенно при температурах воздуха, близких к 0°С.
Малая электропроводность снежного покрова позволяет относить его к диэлектрикам, важнейшей характеристикой которых является диэлектрическая проницаемость — реакция на электрическое поле. Относительная диэлектрическая проницаемость снега характеризуется безразмерным коэф. е, представляющим собой отношение емкостных сопротивлений конденсатора в снеге и в вакууме. Этот коэф. изменяется в широком диапазоне, т. к. снег — диэлектрик с существенно меняющимися электрическими свойствами. Относительная диэлектрическая проницаемость сне га, наряду с проводимостью и коэф. потерь, служит важнейшей физической характеристикой снега, необходимой при изучении снежного покрова методами радиоиитроскопии.
Хорошо известна метелевая электризация снега, которая возникает при электризации снежинок во время метелей и иногда приводит к электрическим разрядам в воздухе, сопровождающимся фиолетово-голубым свечением. Сильные поземки сухого снега могут вызвать свечение остроконечных предметов. Эти явления оказывают влияние на прочность электрической изоляции и качество проводной и беспроводной связи. Электризация движущегося снега возможна при сходе лавин, ночью она иногда вызывает голубовато-белое свечение движущейся массы снега.
Лит.: [259, 277]
А. К. Дюнин
