Доклад : Физика шаровой молнии 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Доклад >> Математика


Физика шаровой молнии




Физика шаровой молнии.

В данной работе(1) приведено обоснование плазменной модели природы шаровой молнии. В основе предлагаемой модели лежит теоретически предсказанная бессиловая магнитная конфигурация – сферомак. Зарождается она в канале линейной молнии при повторных разрядах в областях развития на нём неустойчивости типа перетяжек. Начальным полоидальным магнитным полем служит слабое магнитное поле Земли. В процессе сжатия токовой оболочки полоидальное магнитное поле возрастает и становится сравнимым с азимутальным магнитным полем пинча. В результате перезамыкания силовых линий полоидального магнитного поля в области перетяжек образуются бессиловые магнитные конфигурации с замкнутым магнитным полем, которые и являются основой шаровой молнии. В зависимости от числа слившихся бессиловых ячеек энергия и размеры шаровой молнии могут изменяться в широких пределах. Во внешней области, за сеперетрисой, силовые линии магнитного поля незамкнуты и уходят в бесконечность. Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля.

На границе с воздухом образуется тонкая оболочка неизотермической плазмы. В ней по внутренней к сепаратисе поверхности протекает диамагнитный ток, экранирующий её от магнитного поля плазмоида. На внешней поверхности оболочки неизотермической плазмы возникает двойной электрический слой, являющийся потенциальным барьером для электронов. В результате интенсивной конденсации паров воды на отрицательных и положительных ионах в воздухе на границе двойного слоя образуется водяная плёнка. Молекулы воды играют также важную роль в образовании кластеров в двойном электрическом слое, в результате чего существенно снижается величина и энергия потока ионов. Кроме того, неизотермическая плазма оболочки служит отражательным экраном для интенсивного циклотронного излучения электронов из центральной бессиловой области. В целом, внешняя оболочка молнии является эффективным тепловым и магнитным экраном. Вследстивии сильного электростатического давления в двойном электрическом слое плотность энергии в шаровой молнии достигает порядка 10 Дж/см3.

Известно, что сплюснутый бесиловый феромак является устойчивой магнитной ловушкой. В результате частичного поглощения циклотронного излучения поддерживается электронная температура в оболочке неизотермической плазмы.

В следствии различной скорости диффузии электронов и ионов центральная область плазмоида заряжена отрицательным зарядом. Шаровая молния обладает также электрическим и магнитным дипольным моментами, направленными вдоль её оси симметрии.

Перемещается она под действием силы тяжести, воздушных потоков и электромагнитных сил. Её движение при малой электромагнитной силе сходно с движением мыльного пузыря. В электрическом поле наведённого заряда в диэлектрике (стекле) она принимает такое положение, что бы направление её электрического дипольного момента совпадало с направлением поля. В результате она соприкасается со стеклом в области горловины её внешнего магнитного поля. Захваченные частицы, уходящие вдоль силовых линий магнитного поля, расплавляют стекло в этой области, проделывая в нём отверстие. Под действием разности давлений снаружи и внутри помещения шаровая молния переливается через это отверстие.

Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля. При форме плазмоида близкой к форме шара его энергия W H21R3/3. Время жизни классического сферомака  = 2πσR2/2(4,5)2.

Вес шаровой молнии определяется весом водяной плёнки. Взрыв шаровой молнии сопровождается генерацией мощного электромагнитного импульса. Она является источником интенсивного рентгеновского излучения. Основной вклад в излучение в видимом спектре даёт неизотермическая плазма оболочки. Наличие водяной плёнки у шаровой молнии подтверждается наблюдением нескольких световых оттенков у неё, “экзотических” черных шаровых молний, а так же особенностями её движения. Голубой ореол вокруг шаровой молнии обусловлен рентгеновским и ультрафиолетовым излучением. Фиолетовое свечение вблизи её границы вызывается электронами, преодолевающими потенциальный барьер в двойном электрическом поле.

Наблюдение связанных шаровых молний, намагничивание металлических предметов и т.д. указывают на наличие у неё магнитного поля. В стадии угасания внешнее магнитное поле может отсутствовать.

Наиболее точно строение шаровой молнии описано в уникальном наблюдении М.Т.Дмитриева(12).

Заключение.

По грубым оценкам плотность плазмы в центральной области шаровой молнии N~1019÷1014см-3, T~104÷105эВ при времени жизни τ= πσR2/102~1÷10 сек. Предельная напряженность электрического поля в двойном слое ~ 107В/см, и, следовательно, плотность энергии в ней W=E2n/4π~10Дж/см-3. Эта величина совпадает с величиной плотности энергии, установленной Стахановым И.П. (3) на основе наблюдательных фактов. Таким образом, шаровая молния может служить источником нейтронов, если заполнить её дейтерием или другим термоядерным сырьём.

На основе данной модели удаётся дать удовлетворительное описание поведения шаровой молнии в различных условиях.

Внешний вид шаровой молнии

1 – горловина внешнего магнитного поля.

2 – водяная плёнка.

3 – двойной электрический слой.

4 – оболочка неизотермической плазмы.

5 – переходной токовый слой.

6 – сепаратриса.

7 – область бессилового магнитного поля.

Литература.

1. А.Ф. Попов. Тезисы докладов 24 Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. Февраль 1997, стр.237.

3. И.П. Стаханов. О физической природе шаровой молнии. Энергоатомиздат, Москва, 1985.

12. М.Т. Дмитриев. Природа 6, стр.98, 1967.

Похожие работы:

  • Шаровая молния

    Реферат >> Математика
    ... по апрель (суммарно) - 6,7%. См.: Смирнов Б.М. Физика шаровой молнии // УФН. 1990. т. 160. вып. 4. С.1-45 ... или смесь цветов. См.: Смирнов Б.М. Физика шаровой молнии // УФН. 1990. т. 160. вып. 4. С.1-45 ...
  • Шаровая молния

    Реферат >> Математика
    ... нет ясного ответа. Наблюдение шаровой молнии. С точки зрения физики шаровая молния - интереснейшее явление природы. В первой ... половине 19-го века французский физик ...
  • Электродинамика шаровой молнии

    Реферат >> Математика
    ... .» Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.263. «... запас энергии, заключенной в шаровой молнии средних размеров ... поле.» Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.250. «Вслед за этим шаровая молния притянулась к батарее ...
  • Физика элементарных частиц

    Статья >> Математика
    ... , по аналогии с классической физикой, можно предположить, что электромагнитная ... а именно структуры шаровой молнии. Вероятнее всего в центре шаровой молнии создаются условия непригодные ... Так, например, в молекулярной физике считается, что температура газов ...
  • Молния - газовый разряд в природных условиях

    Реферат >> Физика
    ... разряд. 5. Исторические воззрения на молнии. 6. Молния. 6.1 Виды молний. 6.2 Физика линейной молнии. 7. Загадка шаровой молнии. 7.1 Итоги обработки наблюдений ... единую яркую вспышку. 7. Загадка шаровой молнии. Шаровая молния абсолютно не похожа на обычную ( ...
  • Явление молнии в природе

    Реферат >> Физика
    ... в Марли под Парижем французский физик Жан д'Аламбер. Он использовал ... (внутриоблачные) и шаровые (воздушные разряды). Линейные молнии представляют собой искровой разряд ... рассеянного света. Воздушные разряды шаровых молний, начинающиеся от грозового облака, ...
  • Введение в физику скачков

    Курсовая работа >> Наука и техника
    ... состоянием – термин, принятый в физике элементарных частиц - мы будем понимать ... электрических зарядов. 2.10. Шаровая молния: природа Назовем последовательность основных ... Р., Лейтон Р., Сендс М. Фейнмановские лекции по физике. — Т. 7. — М.: Мир,1977.. Эберт ...
  • Классическая физика: самоорганизующиеся системы и микромир

    Доклад >> Математика
    ... энергия. В соответствии с представлениями классической физики (элементы микромира – это объемные ... . Динамические поля в микромире физика отвергла. Физики ошибочно полагали, что волновые ... Да и зачем тогда оно? Шаровые молнии, как их описывают, иногда выглядят ...
  • Грозы, удары молний, градобитие

    Контрольная работа >> Физика
    ... при управлении рисками; разработка физико-статистических моделей, алгоритмов, методик ... . Наиболее редкий тип разрядов – шаровая молния. Известны разряды, носящие названия ... защиты Расчеты и эксперименты метеорологов и физиков показали, что град зарождается в ...
  • Глобальная история Вселенной (физика)

    Реферат >> Физика
    ... описания b-распада лежит физика атомного ядра и физика слабых взаимодействий элементарных ... Тогда становится понятен эффект шаровой молнии, когда при воздействии ... Ишханов Б. С., Капитонов И. М.: «Ядерная физика. Происхождение элементов». Учебное пособие / МГУ ...