Показать меню
16 апр 10:48Политика

Впервые создана модель не видимых невооруженным глазом скачков и ветвлений молнии

Впервые создана модель не видимых невооруженным глазом скачков и ветвлений молнии

Сотрудники Института прикладной физики РАН совместно с коллегами из Университета Флориды впервые детально смоделировали возникновение не видимых невооруженным глазом скачков (ступеней) и ветвлений приближающейся к земле молнии. Новая модель позволит лучше понять природу распространения молниевых разрядов, что крайне важно для развития методов молниезащиты. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья с итогами работы опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres, кратко о них сообщает пресс-служба РНФ.

Согласно недавней работе авторского коллектива, выполненной в рамках того же гранта РНФ, зарождение молнии в облаке начинается со столкновений гидрометеоров (жидких и твердых водяных частиц), создающих основу для возникновения сперва холодных, слабо проводящих искровых пробоев (так называемых стримеров), а затем и горячего, хорошо проводящего плазменного канала. Результирующий канал называют лидером молнии, так как именно он прокладывает канал для основного разряда, сопровождающегося большим током, яркой вспышкой света и громом — это главная стадия молнии, называемая также возвратным ударом. Лидер может быть положительным или отрицательным в зависимости от знака заряда «электрода», с которого он стартует. В модели рассматривается случай нисходящего отрицательного лидера молнии как наиболее практически значимый. Из всех достигающих земли молниевых разрядов примерно 90 % имеет именно отрицательную полярность.

С 1930-х годов, когда начались первые оптические наблюдения молнии, стало известно, что отрицательные лидеры молнии, в отличие от непрерывно растущих положительных, всегда распространяются скачкообразно (сами скачки достигают десятков метров), резко увеличивая свою длину в моменты образования новых ступеней. Сегодня опубликовано множество исследований, посвященных высокоскоростной съемке отрицательных лидеров молнии, но природа появления его ступеней до сих пор оставалась непонятной. Особый интерес вызывал почти мистический процесс формирования так называемых пространственных лидеров — каналов, отделенных от основного разрядного древа. Они прорастают навстречу основному лидеру и, срастаясь с ним, дают новые ступени.

Физики из ИПФ РАН (Нижний Новгород) разработали численную модель, которая позволила объяснить, почему отрицательный лидер молнии распространяется ступенчато. С ее помощью ученые впервые воспроизвели полный цикл формирования его ступени. Дело в том, что для устойчивого роста разряда отрицательной полярности требуется электрическое поле примерно вдвое больше, чем для положительного. Из-за этого отрицательному лидеру проще «подождать», пока навстречу ему не прорастет положительная часть пространственного лидера, способного развиваться при меньших полях. В момент слияния двух каналов образуется новая ступень, удлиняющая канал отрицательного лидера. Если пространственных лидеров было несколько, канал отрицательного лидера начинает ветвиться. Образование каждой новой ступени заканчивается мощной вспышкой короны отрицательных стримеров, растущих из новообразованной головки отрицательного лидера. В процессе вспышки короны отрицательного лидера перед его головкой отрицательный заряд распределяется неоднородно. Расчеты показали, что возникновение пространственных лидеров вызвано усилением электрического поля, происходящим под влиянием этого распределения. Таким образом, процесс формирования ступени образует замкнутый цикл.

«Кроме чисто научного интереса, результаты работы критически важны для совершенствования методов молниезащиты. Наша модель впервые позволила детально воспроизвести процесс формирования чехла заряда вокруг лидерного канала, знание структуры которого критически важно на главной стадии развития молнии, начинающейся после контакта ее канала с землей. Дело в том, что представляющий особую опасность импульс тока возвратного удара, амплитуда которого может составлять десятки и сотни тысяч ампер, связан именно с разрядкой чехла канала молнии, происходящей за счет стекания сосредоточенного в нем заряда в землю», — говорит ведущий научный сотрудник ИПФ РАН Дмитрий Иудин.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
РГСУ посетил Китайский народный университет и Столичный педагогический университет в рамках Годов российско-китайского сотрудничества23:05Эксперты Viatti напомнили, что важно проверить перед установкой зимних шин18:54В Колонном зале Дома союзов прошел памятный вечер в честь 90-летнего юбилея мэра Москвы Юрия Михайловича Лужкова14:22РГСУ развивает отношения с Северо-Западным университетом при содействии посольства КНР в Российской Федерации в РФ01:30В Сергиево-Посадском округе пройдет фестиваль исторической реконструкции «Заветы Сергия Радонежского»00:36Эксперты объяснили, как часто нужно измерять давление в шинах в зимний период13:44Прочность компонентов будущей шины оценивают до начала производства00:55В честь 90-летия Юрия Михайловича Лужкова агросектор Подмосковья установил мемориальную доску19:02В Кимрах стартовала масштабная акция, инициированная донорским мероприятием01:35За что в США судят адвокатов по асбестовым делам?21:00В «Крылатской 33» завершилось строительство монолитного клубного квартала из четырех секций11:46Компания fischer Россия: разработан новый дюбель SL для сквозного монтажа19:28В рамках программы «Большие гастроли» зрители Челябинска увидят пять выдающихся постановок Московского «Театра на Трубной»14:11Исследование: турист в Свердловской области едет за природой, культурой и путешествует всей семьей19:53Целесообразно ли развитие у детей навыков, не предусмотренных стандартной школьной программой00:27В Петрозаводске открылась выставка, на которой представлены работы участников пленэра молодых художников из разных регионов России21:20В год 90-летия Юрия Лужкова в Москве продолжается традиция праздничных субботников08:08В Татарстане отметили профессиональные достижения работников шинной отрасли18:27
Популярные новости
Выбор редакции