AUTOWAVE SWITCHING IN THE LIGHTNING CHANNEL

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Lightning is represented as a multistable system demonstrating the ability to self-regulation by maintaining its own electroneutrality. Within the framework of the description of the lightning channel using telegraphic equations, a nonlinear parabolic equation is obtained for the nonlinear voltage dependence of the rate of change of the plasma cord charge. The analysis of the model shows that the lightning channel alternately develops in one of two modes, each of which is characterized by damping of the longitudinal current from one end of the lightning to the other. The transition between the modes is realized by excitation of a fast switching wave. Lightning development within each mode is accompanied by recharging of the leader system sheath and movement of the point of zero charge of the sheath (called the lightning reversal point) in the direction of longitudinal current growth. The movement of the reversal point is caused by the change of the mean potential of the discharge tree in the process of sheath recharge and explains the observed dynamics of lightning transients.

About the authors

D. I. Iudin

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences; Volga Region Research Medical University

Email: iudin@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia; Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. Iudin D.I., Syssoev A.A., Rakov V.A. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2021. V. 64. P. 867. https://doi.org/10.1007/s11141-022-10178-z
  2. Rakov V.A. // Surveys Geophys. 2013. V. 34. № 6. P. 701. https://doi.org/10.1007/s10712-013-9230-6
  3. Pantuso J.G., da Silva C.L. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2024. V. 129. P. 1–24. https://doi.org/10.1029/2024JD041596
  4. Zhu Y., Bitzer P., Rakov V., Stock M., Lapierre J., DiGangi E. et al. // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48. P. e2021GL096714. https://doi.org/10.1029/2021GL096714
  5. Urbani M., Montanya` J., van der Velde O., Arcanjo M., Lo` pez J. // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. P. e2021GL097272.
  6. Rakov V., Uman M., Thottappillil R. J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 10745.
  7. Mazur V., Ruhnke L.H. // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. P. 12913. https://doi.org/10.1029/93JD00626
  8. Mazur V., Ruhnke L.H. // J. Geophys. Res. 1998. V. 103(D18). P. 23299. https://doi.org/10.1029/98JD02120
  9. Mazur V., Ruhnke L.H. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. P. 23299. https://doi.org/10.1002/2013JD020494
  10. Qie X., Pu Y., Jiang R., Sun Z., Liu M., Zhang H., Li X., Lu G., Tian Y. J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2017. V. 122. P. 586.
  11. Qie X., Yuan S., Zhang H., Jiang R., Wu Z., Liu M., Sun Z., Pu Y., Li J., Srivastava A., Ma Z., Lu G. // Earth Planetary Phys. 2019. V. 3. P. 102.
  12. da Silva C.L., Sonnenfeld R.G., Edens H.E., Krehbiel P.R., Quick M.G., Koshak W.J. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2019. V. 124. P. 9442. https://doi.org/10.1029/2019JD030693
  13. da Silva C.L., Winn W.P., Taylor M., Aulich G.D., Hunyady S.J., Eack K.B. et al. // Geophys. Res. Lett. 2023. V. 50. P. e2023GL105041. https://doi.org/10.1029/2023GL105041
  14. Bazelyan J.M., Raizer Y.P. // Physics of lightning and lightning protection. Moscow: Fizmatlit, 2001.
  15. Iudin D.I. // Atmospheric Res. 2021. V. 256. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105560
  16. Williams E.R., Heckman S. // J. AerospaceLab. 2012. V. 5. P. 1.
  17. Baum C., Baker L. New York: Hemisphere, 1990. P. 17.
  18. Rakov V.A., DeCarlo B.A. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 1998. V. 103. P. 1879.
  19. Bazelyan J.M., Raizer Y.P. Lightning Physics and Lightning Protection. Bristol, Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2000.
  20. Raizer Y.P. Gas discharge physics. Dolgoprudny: Publishing House “Intelligence”, 2009.
  21. Bazelyan E.M., Raizer Y.P., Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Science and Technology. 2008. V. 17. P. 024015. https://doi.org/10.1088/0963-0252/17/2/024015
  22. Loskutov A.Y., Michailov A.S. Introduction into synergetics. Moscow: NAUKA Publishers, 1990.
  23. Gallimberti I., Bacchiega G., Bondiou-Clergerie A., Lalande P. // Comptes Rendus Physique. 2002. V. 3. P. 1335. https://doi.org/10.1016/S1631-0705(02)01414-7
  24. Marshall T.C., McCarthy M.P., Rust W.D. // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 7097. https://doi.org/10.1029/95JD00020
  25. Ding Z., Rakov V.A., Zhu Y., Tran M.D. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2020 V. 125. № 23. P. e2020JD033305. https://doi.org/10.1029/2020JD033305
  26. Pu Y., Cummer S.A. // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46. P. 13556. https://doi.org/10.1029/2019GL085635
  27. Jiang R., Yuan S., Qie X., Liu M., Wang D. // Geophys. Res. Lett. V. 49. https://doi.org/10.1029/2021GL096846
  28. Horton R. // Geological Society of America Bulletin. 1945. V. 56(3). P. 275. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO
  29. Strahler A. // Geological Society of America Bulletin. 1952. V. 38. P. 1117.
  30. Strahler A. Eos, Transactions American Geophysical Union. 1957. V. 38. P. 913.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».