<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="other" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Plasma Physics Reports</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Plasma Physics Reports</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Физика плазмы</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">0367-2921</issn><issn publication-format="electronic">3034-6371</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">The Russian Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">668916</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.31857/S0367292123601054</article-id><article-id pub-id-type="edn">ZXWWLN</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>LOW TEMPERATURE PLASMA</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Unknown</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">On the Question of the Formation of the Lightning Current</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Динамика изменения состава отрицательных ионов вокруг гидрометеоров в грозовом облаке</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Aleksandrov</surname><given-names>N. L.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Александров</surname><given-names>Н. Л.</given-names></name></name-alternatives><email>plasphys@pleiadesonline.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Ponomarev</surname><given-names>A. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Пономарев</surname><given-names>А. А.</given-names></name></name-alternatives><email>plasphys@pleiadesonline.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><xref ref-type="aff" rid="aff3"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Syssoev</surname><given-names>A. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Сысоев</surname><given-names>А. А.</given-names></name></name-alternatives><email>plasphys@pleiadesonline.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><xref ref-type="aff" rid="aff4"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Iudin</surname><given-names>D. I.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Иудин</surname><given-names>Д. И.</given-names></name></name-alternatives><email>plasphys@pleiadesonline.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><xref ref-type="aff" rid="aff4"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Московский физико-технический институт</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="en">Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff3"><aff><institution xml:lang="en">Higher School of Economics</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Высшая школа экономики</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff4"><aff><institution xml:lang="en">Privolzhsky Research Medical University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Приволжский исследовательский медицинский университет</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2023-11-01" publication-format="electronic"><day>01</day><month>11</month><year>2023</year></pub-date><volume>49</volume><issue>11</issue><issue-title xml:lang="ru"/><fpage>1186</fpage><lpage>1204</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-02-27"><day>27</day><month>02</month><year>2025</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2023, Russian Academy of Sciences</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2023, Российская академия наук</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Russian Academy of Sciences</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Российская академия наук</copyright-holder></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668916">https://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668916</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>The bipolar lightning development model was used to study the dependence of the potential that is transported to the earth by the downward leader channel. It was shown that this parameter strongly depends on the starting position of the lightning and on the trajectories of formation of its bipolar leaders. It was shown that the main reason for the change in potential is not the loss of voltage in the lightning channel with a finite conductivity but its polarization in the electric field of the storm cloud. An estimate was made of the range of potential variation in the channel with ideal conductivity depending on the starting position and trajectory of the lightning at a constant charge in the thunderstorm cell. It was shown that, for the variation of the lighting current within two orders of magnitude, a mere twofold change in the charge of the thunderstorm cell is sufficient. The preferable starting position is found for the lightning whose upward leader can penetrate into the upper layers of the troposphere, turning into a blue jet.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p id="idm45257549830752">В последнее время обсуждается новый механизм зарождения молниевого разряда в грозовом облаке, который основан на индуцированном шумом кинетическом переходе, заключающемся в росте концентрации атмосферных ионов во внутриоблачной среде под воздействием стохастического электрического поля движущихся в турбулентном воздушном потоке заряженных и поляризованных гидрометеоров (капли, снежинки, крупа, град). Источником шума являются всплески электрического поля, которые происходят при столкновениях или сближениях гидрометеоров и сопровождаются зажиганием бесстримерной короны. Ключевым моментом в этом сценарии является эстафетный процесс, в котором новые центры ионизации при зажигании коронного разряда возникают на фоне пятен отрицательного ионного заряда, оставшихся от расплывающихся старых центров. Это приводит к постепенному росту концентрации отрицательных ионов, которые могли бы служить источником свободных электронов при новом усилении электрического поля. В данной работе теоретически исследуется возможность отрыва электронов от отрицательных ионов, образованных в бесстримерной отрицательной короне около гидрометеоров в условиях грозового облака. Показано, что в этом случае доминирующими отрицательными ионами около коронирующих гидрометеоров являются кластерные ионы \({\text{{\CYRO}}}_{2}^{ - }{{({{{\text{{\CYRN}}}}_{2}}{\text{{\CYRO}}})}_{k}}\) и \({\text{{\CYRO}}}_{4}^{ - }\). Из расчетов следует, что при наложении сильного электрического поля электроны освобождаются не за счет прямого отрыва от кластерных ионов, а многоступенчато в последовательности, обратной той, что наблюдается в отсутствие поля при образовании кластерных ионов. В итоге для отрыва электронов от ионов типа \({\text{{\CYRO}}}_{2}^{ - }{{({{{\text{{\CYRN}}}}_{2}}{\text{{\CYRO}}})}_{k}}\) требуются достаточно умеренные допробойные приведенные электрические поля на уровне 65 Тд.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>lightning</kwd><kwd>bipolar discharge model</kwd><kwd>downward leader</kwd><kwd>upward leader</kwd><kwd>lightning current</kwd><kwd>leader growth rate</kwd><kwd>thunderstorm cell charge</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>зарождение молниевого разряда</kwd><kwd>бесстримерный коронный разряд</kwd><kwd>гидратированные отрицательные ионы</kwd><kwd>столкновительный отрыв электронов</kwd><kwd>ионно-молекулярные реакции</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Rakov V.A., Uman M.A. Lightning: physics and effects. Cambridge: Cambridge University Press, 2003.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Dwyer J.R., Uman M.A. // Phys. Rep. 2014. V. 534. P. 147.</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Crabb J.A., Latham J. // Q. J. R. Meteorol. Soc. 1974. V. 100. P. 191.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Griffiths R.F., Phelps C.T. // J. Geophys. Res. 1976, V. 81. P. 3671.</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Gurevich A.V., Milikh G.M., Roussel-Dupre R. // Phys. Lett. A. 1992. V. 165. P. 463.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Gurevich A.V., Zybin K.P., Roussel-Dupre R.A. // Phys. Lett. A. 1999. V. 254. P. 79.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Гуревич А.В., Зыбин К.П. // УФН. 2001. Т. 171. С. 1177.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Dwyer J.R. // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. P. L20808.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Иудин Д.И. // Изв. вузов. Радиофиз. 2017. Т. 60. С. 418.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Iudin D.I., Rakov V.A., Syssoev A.A., Bulatov A.A., Hayakawa M. // NPJ Clim. Atmos. Sci. 2019. V. 2. P. 46.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Iudin D.I., Rakov V.A., Syssoev A.A., Bulatov A.A., Hayakawa M. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 18016.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Иудин Д.И., Сысоев А.А., Раков В.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2021. Т. 64. С. 867.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Иудин Д.И., Сысоев А.А., Раков В.А. // Электричество. 2022. № 11. С. 13.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Иудин Д.И., Сысоев А.А., Раков В.А. // Электричество. 2022. № 12. С. 13.</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Иудин Д.И., Сысоев А.А., Раков В.А. // Электричество. 2023. № 1. С. 16.</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Huertas M.L., Fontan J. // Atmosph. Environment. 1982. V. 16. P. 2527.</mixed-citation></ref><ref id="B18"><label>18.</label><mixed-citation>Ross S.K., Bell A.J. // Int. J. Mass Spectrom. 2002. V. 218. P. L1.</mixed-citation></ref><ref id="B19"><label>19.</label><mixed-citation>Skalny J.D., Mikoviny T., Matejcik S., Mason N.J. // Int. J. Mass Spectrom. 2004. V. 233. P. 317.</mixed-citation></ref><ref id="B20"><label>20.</label><mixed-citation>Nagato K., Kim C.S., Adachi M., Okuyama K. // Aerosol Sci. 2005. V. 36. P. 1036.</mixed-citation></ref><ref id="B21"><label>21.</label><mixed-citation>Nagato K., Matsui Y., Miyata T., Yamauchi T. // Int. J. Mass Spectrom. 2006. V. 248. P. 142.</mixed-citation></ref><ref id="B22"><label>22.</label><mixed-citation>Skalny J.D., Orszagh J., Mason N.J., Rees J.A., Aranda-Gonzalvo Y., Whitmore T.D. // Int. J. Mass Spectrom. 2008. V. 272. P. 12.</mixed-citation></ref><ref id="B23"><label>23.</label><mixed-citation>Allers M., Kirk A.T., Timke B., Erdogdu D., Wissdorf W., Benter T., Zimmermann S. // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2020. V. 31. P. 1861.</mixed-citation></ref><ref id="B24"><label>24.</label><mixed-citation>Heikes B.G., Treadaway V., McNeill A.S., Silwal I.K.C., O’Sullivan D.W. // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11. P. 1851.</mixed-citation></ref><ref id="B25"><label>25.</label><mixed-citation>Zhang X., Guo Y., Mirpour S., Li Y., Sun A., Nijdam S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54. P. 485202.</mixed-citation></ref><ref id="B26"><label>26.</label><mixed-citation>Попов Н.А. // Физика плазмы. 2010. Т. 36. С. 867.</mixed-citation></ref><ref id="B27"><label>27.</label><mixed-citation>Huertas M.L., Fontan J., Gonzales J. // Atmosph. Environment. 1978. V. 12. P. 2351.</mixed-citation></ref><ref id="B28"><label>28.</label><mixed-citation>Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Дятко Н.А., Куркин С.А., Лопанцева Г.Б., Паль А.Ф., Старостин А.Н. // ЖЭТФ. 2017. Т. 152. С. 293.</mixed-citation></ref><ref id="B29"><label>29.</label><mixed-citation>Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.</mixed-citation></ref><ref id="B30"><label>30.</label><mixed-citation>Goldman M., Goldman A., Sigmond R.S. // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. P. 1353.</mixed-citation></ref><ref id="B31"><label>31.</label><mixed-citation>Zhang J., Adamiak K. // J. Electrostat. 2007. V. 65. P. 459.</mixed-citation></ref><ref id="B32"><label>32.</label><mixed-citation>Yanallah K., Pontiga F. // Plasma Sources Sci. Technol. 2012. V. 21. P. 045007.</mixed-citation></ref><ref id="B33"><label>33.</label><mixed-citation>Александров Н.Л. // УФН. 1988. Т. 154. С. 177.</mixed-citation></ref><ref id="B34"><label>34.</label><mixed-citation>Sieck L.W., Herron J.T., Green D.S. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2000. V. 20. P. 235.</mixed-citation></ref><ref id="B35"><label>35.</label><mixed-citation>Смирнов Б.М. Комплексные ионы. М.: Наука, 1983.</mixed-citation></ref><ref id="B36"><label>36.</label><mixed-citation>Troe J. // Chem Rev. 2003, V. 103. P. 4565.</mixed-citation></ref><ref id="B37"><label>37.</label><mixed-citation>Wannier G.H. // Bell Syst. Tech. J. 1953. V. 32. P. 170.</mixed-citation></ref><ref id="B38"><label>38.</label><mixed-citation>Kossyi I.A., Kostinsky A.Y., Matveyev A.A., Sila-kov V.P. // Plasma Sources Sci. Technol. 1992. V. 1. P. 207.</mixed-citation></ref><ref id="B39"><label>39.</label><mixed-citation>Arshadi M., Kebarle P. // J. Phys. Chem. 1970. V. 74. P. 1483.</mixed-citation></ref><ref id="B40"><label>40.</label><mixed-citation>Keesee R.G., Castlemann A.W., Jr. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1986. V. 15. P. 1011.</mixed-citation></ref><ref id="B41"><label>41.</label><mixed-citation>Bork N., Kurten T., Enghoff M.B., Pedersen J.O.P., Mikkelsen K.V., Svensmark H. // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 7133.</mixed-citation></ref><ref id="B42"><label>42.</label><mixed-citation>Payzant J.D., Kebarle P. // J. Chem. Phys. 1972. V. 56. P. 3482.</mixed-citation></ref><ref id="B43"><label>43.</label><mixed-citation>Fehsenfeld F.C., Ferguson E.E. // J. Chem. Phys. 1974. V. 61. P. 3181.</mixed-citation></ref><ref id="B44"><label>44.</label><mixed-citation>Huertas M.L., Fontan J., Gonzalez J. // Atm. Environment. 1979. V. 12. P. 2351.</mixed-citation></ref><ref id="B45"><label>45.</label><mixed-citation>Синькевич А.А., Довгалюк Ю.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2013. Т. LVI. С. 908.</mixed-citation></ref><ref id="B46"><label>46.</label><mixed-citation>Thermopedia. Atmosphere (Physical Properties of). 2021. Available online: https://www.thermopedia.com/content/570/ (accessed on 5 July 2023).</mixed-citation></ref><ref id="B47"><label>47.</label><mixed-citation>Зуев В.Е., Комаров В.С., Ломакина Н.Я., Михайлов С.А. // Докл. АН СССР. 1985. Т. 280. № 5. С. 1086.</mixed-citation></ref><ref id="B48"><label>48.</label><mixed-citation>Okabe H. Photochemistry of Small Molecules. Hoboken, NJ, USA: John Wihely &amp; Sons Inc., 1978.</mixed-citation></ref><ref id="B49"><label>49.</label><mixed-citation>Andrews D.G. An Introduction to Atmospheric Physics. New York, NY, USA: Cambridge Univ. Press, 2010.</mixed-citation></ref><ref id="B50"><label>50.</label><mixed-citation>Melo S.M.L., Farahani E., Strong K., Bassford M.R., Preston K.E., McLinden C.A. // Adv. Space Res. 2004. V. 34. P. 786.</mixed-citation></ref><ref id="B51"><label>51.</label><mixed-citation>Tsai T.R., Rose R.A., Weidmann D., Wysocki G. // Appl. Opt. 2012. V. 51. P. 8779.</mixed-citation></ref><ref id="B52"><label>52.</label><mixed-citation>Ponomarev A.A., Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2015. V. 24. P. 035001.</mixed-citation></ref><ref id="B53"><label>53.</label><mixed-citation>Gallimberti I. // J. Phys. (Paris). 1979. V. 40. P. C7.</mixed-citation></ref><ref id="B54"><label>54.</label><mixed-citation>Syssoev A., Iudin D., Iudin F., Klimashov V., Emelyanov A. // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 1046.</mixed-citation></ref><ref id="B55"><label>55.</label><mixed-citation>Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. М.: Атомиздат, 1980.</mixed-citation></ref><ref id="B56"><label>56.</label><mixed-citation>Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат, 1969.</mixed-citation></ref><ref id="B57"><label>57.</label><mixed-citation>Bazelyan E.M., Aleksandrov N.L., Raizer Yu.P., Konchakov A.M. // Atm. Res. 2007. V. 86. P. 126.</mixed-citation></ref><ref id="B58"><label>58.</label><mixed-citation>Naidis G.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1992. V. 25. P. 477.</mixed-citation></ref><ref id="B59"><label>59.</label><mixed-citation>Naidis G.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. V. 30. P. 1214.</mixed-citation></ref><ref id="B60"><label>60.</label><mixed-citation>Bazelyan E.M., Raizer Yu.P., Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2008. V. 17. P. 024015.</mixed-citation></ref><ref id="B61"><label>61.</label><mixed-citation>Young C.E., Falconer W.E. // J. Chem. Phys. 1972. V. 57. P. 918.</mixed-citation></ref><ref id="B62"><label>62.</label><mixed-citation>Пономарев А.А., Александров Н.Л. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 152.</mixed-citation></ref><ref id="B63"><label>63.</label><mixed-citation>Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M., Ponomarev A.A., Starikovskiy A.Yu. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. V. 55. P. 383002.</mixed-citation></ref><ref id="B64"><label>64.</label><mixed-citation>Capitelli M., Ferreira C.M., Gordiets B.F., Osipov A.I. Plasma kinetics in atmospheric gases. Springer, 2000.</mixed-citation></ref><ref id="B65"><label>65.</label><mixed-citation>Ponomarev A.A., AleksandrovN.L. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020 V. 53 № 5. P. 055203.</mixed-citation></ref><ref id="B66"><label>66.</label><mixed-citation>Payzant J.D., Cunningham A.J., Kebarle P. // Can. J. Chem. 1972. V. 50. P. 2230.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
