Введение
В настоящее время не существует разработанной физической модели грозопоражения дерева. В научной литературе отсутствуют данные об удельном сопротивлении древесины и камбия деревьев в условиях естественного произрастания. С целью восполнить этот пробел была разработана методика измерения этих параметров и апробирована на сосне обыкновенной [1]. В данной работе произведены подобные замеры для других деревьев. Полученные результаты могут быть полезны для предсказания пожаров от гроз [2].
Методика измерений
С целью определения удельного сопротивления был разработан метод проведения замеров, состоящий в измерении сопротивления между двумя электродами (гвоздями), в зависимости от глубины их погружения.
Рис. 1. Заглубление электродной пары в дерево.
Рис.2. Схема расположения электродов.
Замеры проводились в основном на высоте 1 м от почвы. Для измерения сопротивления древесины на расстоянии 30 мм друг от друга по вертикали вбивались два гвоздя. Кору при замерах отдирали, не повреждая слоя камбия. Расстояние между гвоздями фиксировалось при помощи дощечки, в которую они были предварительно вбиты (см. рис.1) и не менялось от измерения к измерению. Измерения сопротивления между гвоздями проводились вольтамперомметром (класс точности 2.5, шкала по сопротивлению нелинейная). Электроды постепенно погружались в древесину, замеры начинали проводить с глубины 1 см, и повторялись через каждый сантиметр.
По полученным замерам проводилась аппроксимация методом наименьших квадратов при помощи таблиц "Exсel".
Аппроксимация проводилась по формулам [2]
где R- общее сопротивление, H- глубина погружения, h- толщина камбия, толщина камбия принималась равной 5 мм, d- расстояние между электродами во всех замеров было неизменно и равнялось 3 см, R1 - сопротивление древесины, R2 - сопротивление камбия, ρ1- удельное сопротивление камбия, ρ2 -удельное сопротивление древесины, a - радиус гвоздя.
Результаты замеров
Таблица 1
Результаты замеров удельных сопротивлений ствола и камбия березы , пихты, сосны, тополя
| Удельное сопротивление (Ом*м) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Ствол | Камбий | Количество замеров | Количество деревьев | |
| Береза | 1000 | 13 | 27 | 3 |
| Пихта | 890 | 8 | 24 | 3 |
| Сосна | 1300 | 14 | 28 | 4 |
| Тополь | 500 | 15 | 16 | 2 |
Из результатов видно, что тополь обладает самым низким удельным сопротивлением, затем по возрастанию идут пихта, береза, сосна. При этом удельное сопротивление камбия у тополя самое большое. Во время замеров было выявлено, что после дождя сопротивление падает, и если электроды продержать достаточно долго подключенным к омметру, то сопротивление растет. Первое, скорее всего, связанно с увеличением влаги в дереве, второе, с перераспределением свободных ионов, участвующих в проводимости. В период замеров шли дожди, из-за чего значение сопротивления занижено, и у результатов очень большой разброс, в отличие от данных по сосне (рис.4.) которые были получены в период с 24.08.05.г. по 20.09.05.г. Замеры удельного сопротивления березы, пихты и тополя были проведены с 30.07.06.г. по 13.08.06.г.
Рис. 1. Результаты аппроксимации данных натурных измерений , береза.
Рис. 2. Результаты аппроксимации данных натурных измерений , тополя.
Рис. 3. Результаты аппроксимации данных натурных измерений , пихты
Рис. 4. Результаты аппроксимации данных натурных измерений , сосны.Заключение
По предложенному методу измерения удельного сопротивления камбия и древесины дерева в условиях естественного произрастания, было получены удельные сопротивления ствола и камбия сосны, пихты, тополя и березы.