ПЛАЗМА ПРОВОДЯЩЕГО КАНАЛА МОЛНИИ НА СТАДИИ МАЛЫХ ТОКОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).