ПЛАЗМА ПРОВОДЯЩЕГО КАНАЛА МОЛНИИ НА СТАДИИ МАЛЫХ ТОКОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проанализирован характер развития плазмы молнии на стадии малых токов в промежутке между прохождением ступенчатого лидера и возвратного удара или между возвратным ударом и стреловидным лидером следующей вспышки молнии. Показано, что время установления равновесий в рассматриваемой плазме мало по сравнению длительностью медленных стадий молнии. Поэтому в плазме проводящего канала молнии на медленной стадии ее развития устанавливается локальное термодинамическое равновесие, а температура плазмы в каждой точке одинакова для электронов и атомов. Согласно газодинамической модели время распада плазмы после возвратного удара порядка 1 мс мало по сравнению с длительностью медленной стадии (порядка 50 мс), так что для поддержания плазмы на медленной стадии необходимо внешнее электрическое поле, которое создает слабый электрический ток, стабилизирующий плазму проводящего канала. С учетом результатов численных моделей для релаксации плазмы возвратного удара молнии определены параметры теплового переноса, которые внутри проводящего канала связаны с теплопроводностью плазмы, главным образом, за счет переноса диссоциативного возбуждения и теплопроводности электронов. На границе проводящего канала молнии перенос тепла происходит в результате конвекции окружающего воздуха, что приводит к образованию языков и вихрей, размер которых порядка 10 см. В результате конвекция происходит полное обновление горячего воздуха проводящего канала на холодный при температуре 7 кК за время порядка 40 мс.

Об авторах

Б. М Смирнов

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: bmsmirnov@gmail.com
Москва, Россия

Список литературы

  1. Uman M.A. Lightning. New York: McGrow Hill, 1969.
  2. Uman M.A. The Lightning Discharge. New York: Academic Press, 1987.
  3. Bazelyan E.M., and Raizer Yu.P. Lightning Physics and Lightning Protection. Bristol: IOP Publ., 2000.
  4. Rakov V.A., and Uman M.A. Lightning, Physics and Effects. Cambridge: Cambrige Univ. Press, 2003.
  5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: Интеллект, 2009.
  6. Cooray V. An Introduction to Lightning. Dordrecht: Springer, 2015.
  7. Rakov V.A. Fundamental of Lightning. Cambridge: Cambrige Univ. Press, 2016.
  8. Mazur V. Principles of Lightning Physics. Bristol: IOP Publishing, 2016.
  9. Смирнов Б.М. // УФН. 2014. Т. 184. С.1153.
  10. Paxton A.H., Gardner R.L., and Bake L. // Phys. Fluids. 1986. V. 29. P. 2736.
  11. Aleksandrov N.L, Bazelyan E.M., and Shneider M.N. // Plasma Phys. Rep. 2000. V. 26. P. 893.
  12. Bocharov A.N., Mareev E.A., and Popov N.A. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2022. V. 55. P. 115204.
  13. Бочаров А.Н., Мареев Е.А., Попов Н.А. // Физика плазмы. 2024. Т. 50. С. 340.
  14. Смирнов Б.М. // ЖЭТФ. 2024. Т. 166. С. 727.
  15. Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M., and Kochetov I.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. V. 30. P. 1616.
  16. Popov N.A. // Plasma Phys. Rep. 2003. V. 29. P. 695.
  17. Смирнов Б.М. Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме. М.: Атомиздат, 1968.
  18. Nikitin E.E., and Umanski S.Ja. Theory of Slow Atomic Collisions. Berlin: Springer, 1984.
  19. Hess V.F. // Phys. Zs. 1912. T. 113. S. 1084.
  20. Wilson C.T.R. // J. Franklin Inst. 1929. V. 208. P. 1.
  21. Френкель Я.И. Теория явления атмосферного электричества. Ленинград: ГИТТЛ, 1949.
  22. Смирнов Б.М. // ЖЭТФ. 2023. Т. 163. С. 873.
  23. Смирнов Б.М. // УФН. 2000. Т. 170. С. 495.
  24. Latham J., and Stromberg I.M. Lightning / Ed. by R.H. Golde. London: Acad. Press, 1977. P. 99.
  25. Smirnov B.M. Global Energetics of the Atmosphere. Cham, Switzerland: Springer Nature, 2021.
  26. Williams E. // Atmosph. Res. 2009. V. 91. P. 140.
  27. Bazilevskaya G.A., Krainev M.B., and Makhmutov V.S. // J. Atmosph. Solar-Terrestrial Phys. 2000. V. 62. P. 1577.
  28. Bazilevskaya G.A. // Space Sci. Rev. 2000. V. 94. P. 25.
  29. Dwyer J.R., and Uman M.A. // Phys. Rep. 2014. V. 534. P. 147.
  30. Orville R.E. // J. Atmosph. Sci. 1968. V. 25. P. 852.
  31. Kittel Ch. Introduction to Solid State Physics. New York: Wiley, 1986.
  32. Dutton J. // J. Chem. Phys. Ref. Data. 1975. V. 4. P. 577.
  33. Spitzer L. Physics of Fully Ionized Gases. New York: Wiley, 1962.
  34. Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M., and Konchakov A.M. // Plasma Phys. Rep. 2001. V. 27. P. 875.
  35. Chapman S., and Cowling T.G. The Mathematical Theory of Non-uniform Gases. Cambridge: Cambrige Univ. Press, 1952.
  36. Capitelli M., Bruno D., and Laricchiuta A. Fundamental Aspects of Plasma Chemical Physics. Transport. New York: Springer, 2013.
  37. Smirnov B.M. Reference Data on Atomic Physics and Atomic Processes. Heidelberg: Springer, 2008.
  38. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.
  39. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводностям жидкостей и газов. М.: Энергоатомиздат, 1990.
  40. Smirnov B.M. Fundamentals of Ionized Gases. Weinheim: Wiley, 2012.
  41. Смирнов Б.М. Введение в физзику плазмы. М.: Наука, 1975.
  42. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988.
  43. Хаппель Дж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнолдса. М.: Мир, 1976.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025