Заключение
Попов А.Ф.
Глава 1. Общие сведения. Постановка задачи.
Глава 2. Физические процессы в перетяжках пинча и бессиловые магнитные поля.
Глава 3. Автономные высокотемпературные сгустки плазмы и вопросы их термоизоляции
Глава 4. Шаровая молния в наблюдениях и в теории
Глава 5. Заключение
Представленная теория происхождения
шаровой молнии и ее физической природы находится в удовлетворительном
качественном и количественном соглассии с многочисленными описаниями и
оценками наблюдателей и позволяет сделать вывод, что шаровая молния
представляет собой единое физическое явление.
В основе модели шаровой молнии лежит
теоретически предсказанная бессиловая
магнитная
конфигурация – сферомак. Зарождается она в канале
линейной молнии при повторных
разрядах в местах
развития на нем
неустойчивости типа перетяжек. Затравочным полоидальным
магнитным полем служит слабое магнитное поле Земли. В процессе сжатия
токовой оболочки полоидальное магнитное
поле возрастает и становится сравнивым 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 достаточно широких пределах. В итоге в
центральной области шаровой
молнии силовые линии магнитного поля замкнуты и его
распределение подобно распределению бессилового
магнитного поля сплюснутого
эллипсоида вращения. Во
внешней области, за сепаратрисой,
силовые линии магнитного поля незамкнуты и уходят в бесконечность.
Основная энергия в
ней запасена в
виде энергии магнитного
поля. В результате джоулевой диссипации
магнитная энергия превращается в
тепло и тем
самым восполняются
потери энергии плазмой
на излучение, а
также в результате теплопроводности. При малой
плотности плазмы и высокой электронной температуре она может существовать в
этом состоянии достаточно длительное время.
В воздухе
за сепаратрисой расположена
тонкая оболочка неизотермической плазмы. В ней по внутренней
к сепаратрисе поверхности протекает диамагнитный ток,
экранирующий ее от магнитного поля плазмоида. На внешней поверхности оболочки
неизотермической плазмы возникает
двойной электрический слой,
являющийся потенцильным барьером для
электронов. В результате интенсивной конденсации паров воды на
положительных и отрицательных ионах в воздухе на границе
двойного слоя образуется водяная
пленка. Полярные молекулы
воды играют также
важную роль в образоании кластерной
плазмы вблизи поверхности
пленки. В результате
этого существенно снижается
величина и энергия
потока ионов в двойном
электрическом слое. Кроме того,
неизотермическая плазма оболочки служит
отражательным экраном для
интенсивного циклотронного излучения электронов плазмы бессиловой области.
В целом, внешняя оболочка
шаровой молнии является
эффективным тепловым и магнитным экраном.
Вес шаровой молнии приближено равен весу
водяной пленки. Время ее жизни определяется временем джоулевой
диссипации магнитной энергии и достигает десятка секунд при электронной
температуре порядка 100кэВ. В общем
случае она обладает зарядом, электрическим и магнитным
моментами. Перемещается она под
действием силы тяжести, воздушных потоков и электромагнитных сил.
Плотность энергии в ней может
достигать значений ~10Дж/см3 и определяется электростатическим давлением
в двойном элетрическом слое
и давлением окружающего газа. В
случае бессилового
удержания плазмы плотность ее N≤1014 cм-3
Шаровая молния – это яркое
свидетельство о возможности длительного удержания высокотемпературной плазмы
в бессиловой магнитной
ловушке. Она может
быть использована в качестве источника интенсивного рентгеновского
излучения.
В
работе кратко рассмотрена
возможность лабораторного воспроизводства шаровой молнии.
Практическое осуществление этого
процесса представляет
значительный интерес для общей проблемы термоядерного синтеза.
При
встрече с шаровой
молнией необходимо помнить,
что она обходит заземленного человека. Может
перемещаться воздушными потоками. Нельзя касатся ее
руками или проводящими предметами. Нахождение на небольшом расстоянии от нее
опасно для здоровья.
Невыполнение этих условий
может привести к
тяжелым поражениям током и к сильному рентгеновскому облучению.
Рисунки
Рис.1
Последовательные стадии нелинейного развития перетяжечной
неустойчивости.
а) Развитие перетяжек на плазменном шнуре;Iz-продольный ток; Hφ,Hp-азимутальное и полоидальное
магнитные поля, соответсвенно; v-скорость
плазмы; стрелками указано направление вытекания;
б) Перезамыкание противоположно направленных силовых линий полоидального магнитного поля; P-области перезамыкания;
в) Ячейки с замкнутыми магнитными полями.
Рис.2. Качественная
картина поведения во
времени тока, электрического поля и
радиальной ионной скорости позади фронта отраженной ударной волны в плазменном
фокусе при электронном токе проводимости, превышающем ионный.
Рис.3.
Слияние бессиловых конфигураций магнитного поля.
а)
первоначальная цепочка бессиловых магнитных
конфигураций;
б) перезамыкание силовых линий полоидального
магнитного поля;
в) конечная равновесная конфигурация магнитного
поля.
Рис.4. Общий вид шаровой молнии.
1-горловина
внешнего магнитного поля 2-водяная пленка 3-двойной электрический
слой 4-оболочка неизотермической плазмы 5-переходной токовый слой
6-сепаратриса 7-область бессилового магнитного поля
Рис.5.Последовательные
стадии проникновения шаровой молнии через оконное стекло.
Литература
1.Сингер
С. Природа шаровой молнии. Перевод с английского. Москва, “Мир”, 1970.
2.Леонов
Р. Звгадка
шаровой молнии. Изд-во ”Наука”, М.,1965.
3.Имянитов
И., Тихий Д. За гранью законов науки. Атомиздат, Москва, 1980.
4.Стаханов
И.П. О физической природе шаровой
молнии. Энергоатомиздат. М., 1985.
5.Смирнов
Б.М. Проблема шаровой молнии. Москва, ”Наука”, 1988.
6.
Дмитриев М,Т. Природа шаровой молнии. Природа 6,
стр.98, 1967.
7. Телетов Г.С. Шаровая молния. Природа 9, стр.84, 1966.
8.
Арцимович Л.А. Управляемые термоядерные реакции. ГИФМЛ, Москва, 1961.
9.
Шафранов В.Д. Равновесие плазмы в
магнитном поле. Вопросы теории плазмы.
Госатомиздат, стр. 92, 1963.
10. Rosenbluth M.N., Bussac M.N. Nuclear Fus.
v.19, №4, 1979.
11.
Фейнман Р.,Лейтон Р., Сэнде
М. Фейнмановские лекции по физике. Т.5, Изд-во «Мир»,
Москва,1977.
12.Лозанский
Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. Атомиздат, Москва,
1975.
13.
Вильямс Э.Р. В мире науки. №1,1989.
14.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и
высокотемпературных гидродинамических
течений. Изд-во «Наука», Москва, 1966.
15.Кадомцев
Б.Б. Гидромагнитная неустойчивость плазмы. Вопросы теории плзмы.
Вып.2, Госатомиздат, Москва, 1963.
16.
Бурцев В.А., Грибков В.А.. Филиппова Т.И. Высокотемпературные пинчевые образования. Итоги науки и техники. Фмзика плазмы. Т.2, стр.80,ВИМИТИ, АнСССР,
Мосува, 1981.
17.Белов
К.П.,Бочкарев Н.Г. Магнетизм на земле и в космосе.Изд-во «Наука», 1981.
18.Вихрев
В.В.,Брагинский Н.Г. Динамика z-пинча. Вопросы теории плазмы. Вып.10,Атомиздат,
Москва,1980.
19.
Дьяченко В.Ф.,Имшеник В.С. Двумерная
магнитогидродинамическая модель плазменного фокуса z-пинча.
Вопросы теории плзмы
Вып.8, Атомиздат, М.,1974.
20.Вихрев
В.В. Физика плазмы, т.12, вып.4, 1986.
21.
Трубников Б.А. Физика плазмы, т.12, вып.4, 1986.
22.
Жуков Ю.Н., Марколия А.И., Попов А.Ф., Чачаков А.Ф. ЖТФ т.71, стр.32, 2001.
23.Брагинский
С.И. Явления переноса в плазме. Вопросы теории плазмы. Вып.1, Атомиздат, Москва, 1963.
24.Сомон
Д. Кумулятивные процессы, автомодельные решения в газодинамике.
Физика высоких плотностей энергии. Изд-во «Мир», М
1974.
25.
Анисимов С.И. и др. Письма в ЖЭТФ, т.41,
вып.5, 1985.
26.Herziger G. «16 Int.Соnf.Phen. Ionized
Gases», Дusseldorf, pp259-264, 1983.
27.Rout R.K., Shyam A. Plasma Physics and
Controlied Fusion, vol.31, pp873,1989
28. Herold H, et. al. «10th Int. Conf.on Plasma Phis. and Cоntr.Nucl.
Fuss.Research”,
London, 2, 597, 1984.
29.Бенфорд
Ф. Бук Д.Л. Равновесие релятивисткого пучка. Достижения физики плазмы
Изд-во
“Мир”, Москва, 1974.
30.Франк-Каменецкий
Д.А. Лекции по физике плазмы. Атомиздат, Москва,
1964.
31.
Пикельнер С.Б. Основы классической электродинамики. Изд-во “Наука”, Москва, 1966.
32.Katsurai M., Yamada M. Nuclear Fussion v.22,
.№11, 1982.
33.Ландау
Л.Д.,Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред.
ГИТТЛ, Москва,1967.
34.
Моффат Г. Возбуждение магнитного поля в проводящей
среде. М, Изд-во «Мир»,
1980.
35.Васецкий
и др. ДАН УССР, серия
А, №12, 1984.
36
Кадомцев Б.Б. УФН т.151, вып.1,1987.
37 Reiman A. Phys.Fluids v.25, pp 1882,1985.
38.Захаров
Л.Е., Шафранов В.Д. Равновесие плазмы с током в тороидальных
системах. Вопросы теории плазмы. Вып.11, стр.118, М.,Энергоиздат,1982.
39.Bert. H., Hammer J.H.and et.al. Phys.Fluids v.24, pp. 1758,1981.
40.Hunming Wu and Yunming Chen. Phys.Fluids B, v.1, pp. 1753,1989.
41.Кадомцев
Б.Б. Турбулентность плзмы.
Вопросы теории плазмы.Вып.4, Москва, Госатомидат, 1964.
42.Чен
Ф. Электрические зонды. Диагностика плазмы. Изд-во “Мир”, Москва, 1967.
43.Барнет
К.,Харрисон М. Прикладная физика атомных
столновений. Плазма. Москва, Атомиздат,
1987.
44.
Капица П.Л. ЖЭТФ, т.57, стр.1801, 1969.
45.
Куриленков Ю.К., Протасевич
Е.Т. Письма в ЖТФ, т.15, в.14,1989.
46.Трубников Б.А.
Универсальный коэффициент выхода циклотронного излучения из плазменных конфигураций.
Вопросы теории плазмы. Вып.7, Атомиздат, 1973.
47.Синельников К.Д., Руткевич Б.И. Лекции по физике плазмы. Изд-во ХГУ, Х.,1964.
48.Митрофанов А. Техника молодежи, №7,1982.
49. Гегузин Я.Е. Пузыри. Изд-во, “Наука”, Москва, 1985.
Оглавление
Предисловие
Глава1. Общие сведения. Постановка задачи
§1.1 Образ шаровой молнии и условия ее зарождения
§1.2 Электрические и магнитные явления в атмосфере
Глава2.
Физические процессы в перетяжках пинча и бессиловые магнитные поля
§2.1Состояние исследований импульсных сильноточных разрядов
§2.2 Кумулятивные процессы в z-пинчах
§2.3 Физические процессы в заключительной стадии плазменного фокуса
§2.4 Усиление продольного магнитного поля в перетяжке пинча
§2.5 Бессиловые конфигурации магнитного поля
§2.6 Слияние бессиловых магнитных конфигураций
Глава 3.
Автономные высокотемпературные сгустки плазмы и вопросы их термоизоляции
§3.1 Постановка задачи. Исходные уравнения
§3.2 Автономные системы
§3.3 Равновесные конфигурации в плазме с конечным давлением
§3.4 Термоизоляция высокотемпературного сгустка плазмы двойным электрическим слоем
§3.5 Излучение высокотемпертурной плазмы
Глава 4.
Шаровая молния в наблюдениях и в теории
§4.1 Условия зарождения шаровой молнии и ее основные параметры
§4.2 Электрические и магнитные явления, вызываемые шаровой молнией
§4.3 Движение шаровой молнии
§4.4 Излучение шаровой молнии
§4.5 О возможности экспериментального возпроизводства шаровой молнии
Заключение
Рисунки
Литература
Предыдущая глава: Глава 4 Шаровая молния в наблюдениях и в теории
|
