Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Об особенностях грозового разряда

23.12.2014 Наука и жизнь

Механизм происхождения молнии хранит в себе множество тайн. Но благодаря работам академика Александра Викторовича Гуревича часть из них удалось дать добро, немного открыв завесу таинственности и растолковав все стройной, но весьма узкой физикой. О новых изучениях механизма грозового разряда поведал сам академик Гуревич.

То, что молния имеется не что иное, как электрический разряд, еще в середине XVII века доказал в собственных работах Бенджамин Франклин. Но по окончании изучения теории явлений и создания электричества разряда в газах появилась новая тайная: разряд молнии в воздухе появляется при электрических полях, интенсивность которых в десять раз меньше, чем направляться из лабораторных опытов по пробою воздушной среды.

Эту тайную и разрешил в конце ХХ века Александр Гуревич, сотрудник Физического университета им. П.Н. Лебедева РАН.

Ответ основано на открытом Гуревичем эффекте пробоя на удирающих электронах. Этот эффект разрешает лавине стремительных электронов ускоряться в намного меньших электрических полях если сравнивать с теми, что требуются для статического пробоя воздушного слоя.Об особенностях грозового разряда

«Сущность теории удирающих электронов, – говорит Александр Викторович, – содержится в том, что электроны с энергией от 1 кэВ, под действием электрического поля смогут ускоряться в газе (ускорение происходит от кэВа до МэВа). Другими словами стремительные электроны движутся не как простые, а особенным образом ускоряются, но как раз при наличии газа. В первой половине 90-ых годов двадцатого века, в то время, когда показались первые работы о наблюдении гамма-излучения в воздухе, отечественная несколько создала теорию лавинообразования удирающих электронов: они не просто убегают, а образуют наряду с этим лавину, вот это и именуется пробоем на удирающих электронах».

Александр его ученики и Викторович создали теорию явления, а он сам получила должность главы целого экспериментального направления, в рамках которого сейчас проводилось подтверждение предсказаний теории. Дабы убедиться в правильности предсказаний, проводились лабораторные и натурные опыты (работы на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции ФИАН под Алма-Атой, в горах, где был создан целый комплекс аппаратуры, к примеру установка «Гроза»).

В течение уже нескольких сезонов регистрируются инициированные космическими лучами широкие атмосферные ливни (ШАЛ), и гамма- и радиоизлучения, появляющихся на протяжении разряда молнии. Гамма-излучение на протяжении грозы отмечается в воздушных опытах (на самолетах, шарах-зондах, космических аппаратах) и посредством наземной аппаратуры. Все эти наблюдения в соответствии с длительностью регистрации событий возможно поделить на два класса.

Один класс применяет маленькое время записи длительностью около миллисекунды и меньше – это процессы с временным разрешением в субмикросекундном диапазоне. Второй класс наблюдений применяет более долгое время записи – около 60 секунд (субсекундные процессы). На Тянь-Шаньской станции измерения гамма-излучения производятся В течение всего грозового разряда (в среднем это 0,1-1 сек) на высоте от 3340 до 3880 м над уровнем моря.

«на данный момент принципиально важно не просто наблюдать на протяжении атмосферного разряда много гамма-излучения (много стремительных электронов), но и отождествлять его с атмосферным разрядом. Недавно в Соединенных Штатах замечали гамма-излучение длительностью порядка 100 мкс перед самой молнией, в то время, когда она по идее уже подходит к почва. Мы на данный момент замечаем 100-600 мс – это на 3 порядка продолжительнее, практически мы видим гамма-излучение в течение всего атмосферного разряда.

Из этого возможно сделать вывод, что фактически все процессы в атмосферном разряде сопровождаются громадным числом стремительных электронов», – делится результатами академик.

Сейчас Александр Гуревич, пожалуй, единственный ученый в мире, что самый полно синтезирует знания о природе грозового разряда. Создав теорию этого результата и запустив целую серию экспериментальных изучений разрядов в воздухе (а также спутниковых: на конец 2011 г. запланирован запуск особого спутника «Чибис», что будет собирать информацию о грозовых явлениях «сверху»), академик Гуревич на данный момент трудится над комплексной моделью явления.

Собственную задачу он видит в том, дабы согласовать эти тянь-шаньских опытов с данными опытов лабораторных и учесть все вероятные факторы. К примеру, экспериментальные эти, полученные в различные времена года, отличаются, и нужно осознать, из-за чего так происходит.

На протяжении грозы в облаке, заряженном отрицательными ионами, образуется заряд приблизительно 10 Кулон на км2 (1019 отрицательных ионов дает 1 Кл). К примеру, в случае если облако протяженностью 5 км, значит, разряд будет 300 Кл. Такое электрическое поле в определенных условиях должно индуцировать достаточную проводимость в этом облаке, в противном случае легко нереально данный заряд передать.

Появляется «тоненький шнур» диаметром всего пара миллиметров, прогретый до температуры 3500оС, достаточной для проводимости. Но заряд так велик, что он неимеетвозможности поместиться в столь узком шнуре, и разряд, появляющийся «по следу» этого шнура, происходит в канале диаметром примерно пять метров. Перемещение этого заряда от облака к облаку либо от облака к почва происходит в пара стадий, как бы ступенчато: тот заряд, что сидел в облаке на каплях, переносится на ионы воздуха, а в первых рядах движется узкий шнур-фаворит.

И в то время, когда он дойдет до другого облака либо до Почвы, выходит встречный фаворит, они видятся, и происходит вспышка. Вся накопленная энергия приблизительно за 50 микросекунд переходит в излучение. Мы видим вспышку молнии, температура в таком канале достигает приблизительно 20 тыс. градусов. Процесс продвижения фаворита продолжается, условно, 60 секунд – километр, с таковой скоростью он ползет приблизительно 10 секунд от облака до Почвы.

Сам же разряд происходит за 50 мкс, а скорость молнии образовывает 108 м/с.

«Фаворит – это такая вещь, которая переносит заряд и распределяет его в пространстве между, допустим, одним и вторым облаком, а затем происходит сжигание уже самого разряда. В ходе перемещения фаворита, как я считаю, и появляется это сильное электрическое поле, в котором смогут ускориться и размножиться электроны, нужные для продолжения перемещения фаворита.

Это ускорение электронов сопровождается излучением в самых различных спектральных диапазонах, от радио- до гамма, – растолковывает Гуревич. Новые информацию об этих излучениях, в особенности, о появляющихся в воздухе гамма-всплесках ставят все более детальные задания экспериментаторам: «Мы желаем зарегистрировать в один момент источник гамма-излучения и радиоизлучение, причем и прямой радиосигнал, и отраженный от Почвы, тогда мы сможем конкретно выяснить их источник, т.е. зарегистрировать сигналы не только от самого заряда молнии, но и от фаворита.

Кроме этого хотелось бы выяснить, в то время, когда достигается большое поле и в каком месте. Кроме этого принципиально важно, дабы в один момент измерялись еще низкочастотное излучение и ультрафиолет, они кроме этого должны дать нужные подробности будущей модели, которая еще никому не известна».

Опираясь на фундаментальные закономерности, ученые строят модель большого природного явления, которая будет иметь очень ответственные практические приложения.

Источник: По данным АНИ «ФИАН-информ»

Случайные записи:

Молния этогигантскийэлектрическийискровой разрядв атмосфере.


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,