Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
![](/pic/spacer.gif)
![](/pic/spacer.gif)
(8.59)
IO-2/3/“<<^<250 р J/2,
(8.60)
250
ного удара, но может быть в более благоприятных условиях по проводимости канала. Впрочем, если время, прошедшее между концом возвратного удара и началом движения стреловидного лидера, велико, проводимость канала в результате рекомбинации падает и стреловидный лидер по существу переходит в ступенчатый.
8.9. Шаровая молния
За последние 125 лет накопилось большое количество публикаций, посвященных проблеме шаровой молнии. Имеется ряд обзорных работ [37, 38], авторы которых суммировали результаты наблюдений очевидцев этого редкого явления природы и перечислили различные гипотезы о механизме образования, существования и распада шаровой молнии. Таких гипотез в настоящее время имеется больше ста, но ни одна из них не может исчерпывающе объяснить все стороны этого явления.
В недавно вышедшей монографии Сингера [39] можно найти изложение практически всех серьезных гипотез, за исключением появившихся в последние два-три года, которые мы обсудим ниже.
Большинство исследователей считают, что средние параметры шаровой молнии таковы: диаметр L ~ 10 — 40 см; время ,жизни t — ~ 10— 100 сек; запасенная энергия E ~ IO2— IO4 дж; температура T ^ IO3 0K [39—42]. Исходя из этих параметров Б. М. Смирнов [43] составил сводную таблицу элементарных процессов, приводящих к распаду шаровой молнии при различных предположениях о ее природе. Ниже мы приводим эту таблицу. Параметры элементарных процессов для расчета данных таблицы взяты из книг [44, 45].
Рассмотрим кратко представленные в таблице результаты.
1. Если шаровая молния представляет собой плазменный сгусток, состоящий из электронов и ионов, то ее распад обусловлен диссоциативной рекомбинацией электронов и молекулярных ионов, так как атомные ионы вступают в реакцию с молекулами воздуха, образуя молекулярные ионы. Например, константа реакции O2 + O+
—>¦ OjT О равна IO"11 см3/секу а реакции O^ + N —^ NO+ + О соответственно 6 • IO"10 см?!сек. Следовательно, в воздухе за время порядка IO-8 сек атомные ионы преобразуются в молекулярные. Используя представленные в таблице значения коэффициента рекомбинации, можно оценить плотность заряженных частиц в плазме. Имеем Ne ~ Ni ~ (о^)"1 ~ 5* IO5 см~ъ. Если теперь принять, что на образование одной пары заряженных частиц тратится энергия порядка потенциала ионизации Vi молекулы воздуха, то внутренняя
энергия молнии будет примерно равна Ne * я ^j3 Vi ~ IO'8 дж, что
на много порядков меньше средней энергии шаровой молнии.
2. В воздухе при нормальных условиях весьма эффективно происходит процесс е- + 202-> Os + O2 с константой 3 • IO"30 см*1секу так что все электроны за время (3 • IO-30A^2)"1 ~ IO"8 сек превра-
251
Элементарные процессы, ответственные за распад шаровой молнии
Таблица 8.3
Природа молнии Источник внутренней энергии Характер распада Примеры процессов распада Константа скорости процесса распада Плотность возбужденных или заряженных частиц при времени распада молнии 10 сек, см~3 Внутренняя энергия молнии при времени распада 10 сек и диаметре 20 CMt дж
Плазма из электронов и ионов Рекомбинация заряженных частиц Диссоциативная рекомбинация е+0$ -*0 + 0 e4-Na+ + N + N e-|_N0+-N + 0 2-Ю-7 CM3/сек 2-10“7 CMs/сек 4-10“7 см31 сек 5-Ю5 10“8
Плазма из положительных и отрицательных ионов То же Тройная рекомбинация положительных и отрицательных ионов О2 +Oj* -J-О->402 NO++ NO* +N8^ ^no+no2+n2 1,6- IO-25 см*/сек 10“ 25 CM* I сек 3* IO4 10“9
Плазма из ионов одного сорта Энергия электрического поля, создаваемого заряженными частицами Разлет ионов под действием электрического ПОЛЯ Подвижность тяжелых ионов >0,1 см*/(в-сек) IO7 IO-7
Продолжение табл. 8.3
Природа молнии Источник внутренней энергии Характер расцада Примеры процессов распада Константа скорости процесса распада Плотность возбужденных или заряженных частиц при времени распада молнии 10 сек, см~3 Внутренняя энергия молнии при времени распада I О сек и диаметре 20 см, дж
Возбужденный газ из электронно-возбужденных атомов или молекул Электронное возбуждение атомов Тушение электронного возбуждения О2 (1Ag)"!" 02-^202 O2 (iz+)+n2-o2+n2 Nt(^)M-Oj-N,+ O2 О (1S)+O2-О+ O2 О (ID) +O2-O+ Oa 2-Ю-18 см3/сек 2- IO-17 см3/сек 4-Ю-12 см3/сек 3- IO-13 см3/сек 5-Ю-11 см3/сек Время жизни при нормальных условиях <0,1 сек To же
Возбужденный газ из колеба-тельно-возбуж-денных молекул Колебательное возбуждение молекул Тушение колебательного возбуждения Nf+ N2-2N2 OI + О2 —*¦ 2О2 Щ + CO2^CO3 +N2 10“19 CM3/сек 10“17 CM3/сек 6- 10“15 CM3/сек
Химическая Химические реакции Химические реакции компонент O3^O2 +о О -J- 0з^202 + + 93,7 ккал/моль 2N02^N2 + 202 + 16 ккал/моль 6-Ю-14 CM3/сек при 400 0K Озон, IO19 з. IO4 T)* 6-IO3 тії*
• “Л — доля озона. ** тії—Доля NO2.
гятся в отрицательные ионы. Здесь Not — концентрация молекул кислорода в воздухе при нормальных условиях.
В этом случае основным процессом, ведущим к распаду шаровой молнии, будет тройная рекомбинация положительных и отрицательных ионов, примеры которой приведены в таблице. При этом концентрацию заряженных частиц можно оценить по формуле (aNt)-1, где N — полная концентрация молекул воздуха. Имеем Ne Ni ~ ~ (IO"25 • 3 • IO19 • IO)"1 — 3 - IO4 см"3. Отсюда следует, что внутренняя энергия МОЛНИИ --W IO"9 дж.
![](/pic/spacer.gif)
![](/pic/spacer.gif)
![](./design/pic/spacer.gif)
![](/pic/wildcat.gif)