Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
методику, использующую уравнения Саха. Юман и др. [55, 56]
проанализировали три возвратных удара, температура которых, как установил
Прюэйт, была около 24 ООО К. Предполагалось, что рассматриваемые
спектральные линии 01, N1 и N11 излучаются преимущественно при
температурах около 24 ООО К. Предполагалось также, что канал оптически
тонок, в нем существует ЛТР и свойства канала однородны по его сечению.
Рассчитанная концентрация электронов была порядка 3-1024 м-3. Основная
неопределенность в анализе связана с предположением, что исследуемые
спектральные линии излучаются преимущественно при температурах около 24
ООО К. Хотя вполне естественно ожидать, что интенсивность линий 01, N1 и
N11 максимальна около 24000 К, линии 01 и N1 будут давать больший вклад в
интегрированный по времени спектр при температурах ниже 24 ООО К, чем
линии N11. Поскольку интересно знать свойства возвратного удара при
температурах около 24 ООО К, полученных из анализа линий N11, измеренную
интенсивность излучения линий 01 и N1 при температурах ниже 24 ООО К
следует вычесть из общей интенсивности излучения 01 и N1. Переоценка
вклада 01 и N1 в интенсивность при температуре 24 ООО К приводит к
переоценке концентрации электронов в канале при этой температуре. Таким
образом, величина 3-1024 м_3 может рассматриваться как верхний предел
концентрации электронов в канале. Дополнительные ошибки могут возникнуть,
если линии N11 излучаются преимущественно из горячей центральной части
канала, в то время как линии N1 и 01 - из более холодной части канала.
Если известны температура и концентрации частиц в канале молнии, то можно
рассчитать электронную проводимость канала. Юман [52] оценил проводимость
канала для импульсов молнии, анализированных Юманом и др. [55], в 1,8 *
104 Си/м. Для температур выше ~13 ООО К проводимость канала изменяется
пропорционально и обратно пропорционально In тге. Таким образом, в
высокотемпературном интервале проводимость канала относительно
нечувствительна к температуре и электронной концентрации. Отсюда следует,
что проводимость канала молнии во время высокотемпературной
5.5. Спектроскопические исследования после i960 г.
фазы разряда молнии должна быть между 104 и 2*104 Си/м.
Электронная концентрация была определена исходя из проинтегрированных по
времени спектров при сравнении штарковских профилей На с теорией [53]. На
рис. 5.9 показан пример такого сравнения. Для трех возвратных
Р и'с . 5.9. Сравнение измеренного и рассчитанных йрофилей линии Но в
импульсе молнии А ьТеоретические профили даны для трех концентраций
электронов при 20 ООО К. Блестящее совпадение теории и эксперимента
является случайным, так как возможны различные экспериментальные ошибки
[53]. *
ударов были найдены электронные концентрации в интервале от 1 -1023 до 5
-1023 м~3. Расчеты, выполненные в предположении JITP, согласно Дрелишек
[2], показали, что концентрация электронов в азотной плазме при
атмосферном давлении лежит в интервале (1-2)-1023 м-3. Поскольку
штарковские профили сильно зависят от концентрации электронов и слабо от
температуры, не следовало бы ожидать, что профили линий На, излучаемых
каналом молнии, значительно изменятся за время от момента, когда канал
достигнет давления, близкого к атмосферному, до момента, когда
температура в канале упадет до ~13 ООО К.
Таким образом, электронная концентрация, определенная из штарковского
уширения На, будет, по-види-
53
I
l
c:
S
Й
Время, мкс
Рис. 5.10a. Температура канала импульса в зависимости; от времени для
вспышки А. Горизонтальные пунктирные линии дают разрешение во времени,
вертикальные линии - ошибку определения температуры [33, 36].
СО из отношения ^ (^000) w / (4630)
KJ
0 в
I
I
1
Время. мкс
Рис. 5.106. Температура канала импульса в зависимости от времени для
вспышки Б [33, 36].
О из отношения 441 "
? из отношения -/¦ (5000) ¦ ^
I (3995) / (4630)
24 800 К по первым 5 точкам.
ср
5.5. Спектроскопические исследования после 1960 г.
225
Рис. 5.10в. Температура канала импульса в зависимости от времени для
вспышки В. Спектр был слабым, поэтому можно было получить только 3 точки
для каждой кривой [33, 36].
% из отношения
/(4447) т
1 * I
/(4630) = 23 300 К;
ср
П из отношения / (^7) у
/ (4630) ' СР
= 19 500 К.
Время, мкс
мому, характеризовать канал возвратного удара при атмосферном давлении и
температуре выше 13 000 К. Значение электронной концентрации, найденное
из интегрированного по времени спектра молнии с использованием
штарковского уширения На, значительно более надежно, чем определенное из
уравнения Саха. Некоторые данные об электронной концентрации, полученной
из разрешенных во времени спектров, приведены ниже в этом разделе.
Волас [58] и Жив люк и Мандельштам [62] провели измерения по
интегрированным по времени спектрам, полученным при помощи щелевых
спектрометров. Волас, как упоминалось в разд. 5.4, исходя из
интенсивностей в полосах N2 для оптически тонкого канала, определил, что
