Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
температура канала лежит в интервале 6000 - 3Q000 К. Живлюк и Мандельштам
измеряли относительные интенсивности в центрах нескольких спектральных
линий; они предположили, что канал является оптически толстым для этих
центров линий, и рассчитали, использовав (5.8), что средняя температура
черного тела равна 21 000 К. Спектры возвратных ударов, которые получили
Живлюк и Мандельштам, по-видимому, значительно отличались от спектров
Саланейва и др.
Рассмотрим результаты анализа разрешенных во времени спектров Орвила.
Орвил [33, 36] определил темпе-
226
5. Спектроскопия Молнии
ратуру в зависимости от времени для десятиметровых вертикальных участков
10 каналов молнии. Для двух импульсов температура измерялась с
разрешением 2 мкс, для остальных восьми - с разрешением 5 мкс. Изменение
температуры молнии в зависимости от времени приведено на рис. 5.10а-
5.10в. Орвил нашел, что типичные пиковые температуры заключены в
интервале 28 ООО - 31 ООО К. Температура выше 36 ООО К не отмечалась. Для
двух импульсов температура достигала, по-видимому, пикового значения в
первые 10 мкс; для восьми остальных импульсов (включая два импульса,
которые измерялись с разрешением 2 мкс) температура была максимальна в
первый период измерения и затем монотонно падала с течением времени. В
одном случае Орвил [36] измерил температуру ветви главного канала. В
первые 5 мкс температура ветви была около 22 ООО К, в то время как
температура главного канала составляла 31 ООО К. Орвил сравнил свои
данные со средними (интегрированными по времени) температурами, которые
получил Прюэйт [41] (табл. 5.2). Он графически проинтегрировал изменение
интенсивностей во времени и из этих величин нашел среднюю температуру.
Средние температуры, которые Орвил получил таким расчетом, приведены на
рис. 5.10а - 5.10в. Они находятся в хорошем согласии с данными Прюэйта.
Орвил подтвердил расчеты Юмана [51], что пиковая температура молнии на
10% выше средней температуры, если обе температуры определяются из
отношения интенсивностей (N11 4041 А) /(N11 3995 А). Орвил показал,
однако, что средняя температура более чем на 10% ниже пиковой, если при
определении средней температуры используются линии N11 с более низким
потенциалом возбуждения. Причина этого явления заключается в том, что N11
с низким потенциалом возбуждения при более низких температурах излучает
значительно сильнее, чем N11 с высоким потенциалом возбуждения. Таким
образом, измеренное излучение от интегрированных по времени линий с
низким потенциалом возбуждения должно исходить, по-видимому, от более
холодного канала, чем такое же излучение от линий с высоким потенциалом
возбуждения.
5.5. Спектроскопические исследования после 1960 г.
227
На рис. 5.11а и 5.116 (см. также рис. 5.66) приведены некоторые
микрофотометрические кривые спектра молнии в зависимости от времени для
области На. Орвил [36] получил зависимость
концентрации электро- лптз)
нов от времени, кото- беи
рая представлена на рис. 5.12. Эта зависимость могла быть получена только
для одного из импульсов. Как видно из рисунка, в первые 5 мкс разряда
концентрация электронов имеет порядок 1024 м-3.
Примерно за 25 мкс она уменьшается до величины (1-1,5) -1023 м-3.
Рис. 5.11а. Микрофотометрические кривые в области линии На для интервалов
времени от 0 до 20 мкс. Необозначенная линия слева от линии 6563 в
интервале времени от 0 до 5 мкс - это линия N116611 от ветви главного
канала. Линия На от ветви также смещена влево и приводит к асимметрии в
профиле линии N11 6482. Микрофотометрические кривые не исправлены на
нелинейность пленки [36].
6450 6500 6550 6600 6650
О
Дли но волны А
Ошибка в определении концентрации электронов порядка 50%. Поскольку
эффективная инструментальная ширина щели прибора была около 10 А,
определение концентрации электронов ниже 1,0-1023м~3 невозможно. По-
видимому, вначале интенсивность На была очень низка (рис. 5.66). Это,
вероятно, связано с высокими температурой и концентрацией электронов в
начальных стадиях разряда. При высокой температуре в разряде почти не
остается
228
5. Спектроскопия молнии
нейтральных атомов водорода. Высокая электронная концентрация через
эффект Штарка вызывает уширение профиля линии На до ~100 А. Линия с
уширенным профи-
На
6563
6450 6500 Ь550 6600 6650
О
Д/ШНО В0 1НЫ А
Рис. 5.116. Микрофотометрические кривые в области линии На для интервалов
времени от 20 до 40 мкс [36].
лем сливается с непрерывным фоном и затемняется близлежащими линиями.
Найденная Орвилом концентрация электронов находится в соответствии с
проведенными ранее определениями на основе интегрированных по времени
спектров.
5 5. Спектроскопические исследования после 1960 г.
229
Из анализа уравнения Саха Юман и др. [55, 56] нашли, что верхний предел
концентрации электронов для пиковой температуры в 24 ООО К равен 3-1024
м_3. Юман и Орвил [53] из анализа интегрированных по времени профилей На
(рис. 5.9) нашли, что концентрация электро-
