Техника - молодёжи 1986-05, страница 49
от моделей, построенных неубедительно, а попросту говоря, ненаучно. Но сначала поясним, что представляет собой этот критерий. По нашему мнению, ШМ порождается на стыке двух встречных разрядов, участки которых с нелинейным изменением потенциала и избыточными зарядами формируют одноименно заряженную оболочку ШМ, а «облако-газовый электрод» — противоположно заряженную ее центральную область. Посмотрите на рисунок 6. Символами А, Б, В отмечены три небольших облака, заряженных соответственно отрицательно, положительно и отрицательно. Между ними показаны два встречных разряда, способствующих образованию отрицательно заряженной оболочки (С) вблизи облака (Б). Образование Б-f-C — образ ШМ с положительным центральным зарядом. А на рисунке 7 представлена ШМ с положительно заряжекным ядром и отрицательно заряженной оболочкой, которая может возникнуть также на стыке двух встречных разрядов. Заряды оболочки и ядра ШМ под влиянием электрического поля ШМ совершают дрейф навстречу друг другу. В результате этого в месте встречи происходит их нейтрализация с выделе- теплоемкости газа на температуру ШМ, соответствующую равновесному состоянию ШМ. Это и есть наш энергетический критерий равновесности ШМ. Таким образом, получается так, что если гипонент, предложивший подобную модель ШМ, указывает значение скорости дрейфа ее частиц, то согласно нашему критерию можно сразу же, с учетом плотности вещества ШМ, ответить на вопрос о величине плотности ее энергии. Впрочем, если и гипонент, как это часто бывает, указывает значение плотности энергии ШМ, то тем самым он уже и указывает величину давления в ШМ, на что недостаточно обращается внимание. Нами также представлена плотность энергии (или давления частиц) ШМ в виде произведения плотности вещества на половину квадрата скорости дрейфа частиц. Проведем расчет характеристик ШМ. Возьмем, к примеру, теплоемкость воздушной ШМ 1,32 • 103 Дж/кгК и ее температуру 3970 К. Легко видеть, что квадрат скорости дрейфа зарядов, рожденных линейной молнией и захваченных молекулами газа, составляет значение 10,49- 106(м/с)2. С учетом плотности воздуха 0,19 кг/м3 давление ШМ нием тепла. Заряды, охваченные молекулами, характеризуются обычным хаотическим движением, приводящим к понятию термодинамической температуры, равной примерно температуре рекомбинации, а также они характеризуются направленным дрейфом, называемым электрическим полем ШМ. Дрейф обусловливает добавку температуры к температуре рекомбинации. Поэтому ШМ, строго говоря, характеризуется температурой торможения. Далее, прибегая к известному уравнению состояния среды, мы устанавливаем зависимость давления в ШМ от температуры заряженных частиц. Здесь важно заметить, что вместо давления в уравнении состояния ШМ может быть взята удельная плотность энергии. Нами выражение избыточной плотности энергии ШМ исследовано на минимум, что позволило выразить квадрат скорости дрейфа заряженных частиц ШМ в виде удвоенного произведения Рис. 6. Схема облаков, генерирующих ШМ. равно» 1 МПа (10 атм), а следовательно, ее плотность энергии 106 Дж/м3. Несколько слов об устойчивости ШМ: условно ее характеризуем пересечением возрастающей и падающей зависимостей давления положительно и отрицательно заряженных частиц (соответственно в ядре и оболочке) от скорости дрейфа этих частиц. Данные зависимости с учетом большой плотности газа в ШМ представлены на рисунке 8, где их пересечению отвечает «равновесный режим» ШМ. В эти зависимости вкладываем тот смысл, что если случайно скорость заряженных частиц в ядре и оболочке окажется больше «равновесной скорости», то давление в ядре превысит давление в оболочке. Такое изменение характеристик будет способствовать возврату ШМ в исходное «равновесное состояние». Наоборот, если скорость дрейфа частиц становится меньше, то давление в ядре по сравнению с дав- Рис. 7. Схема ШМ с положительно заряженным ядром и отрицательно заряженной оболочкой. лением в оболочке снизится, что также возвращает ШМ в исходное «равновесное состояние». В чем же полезность предлагаемого нами критерия «энергетической равновесности» ШМ? Во-первых, исходя из заданной энтальпии, он позволяет найти скорость дрейфа частиц в ШМ. Это позволяет при известной плотности вещества среды найти плотность энергии в ШМ, а следовательно, и давление в ней. Кроме того, выводы об устойчивости ШМ обязывают авторов предусматривать в своих гипотезах соответствующие силы (факторы), способные противостоять взрывоподобному разлету вещества ШМ (приводимые часто сотни атмосфер — это не шутка). С другой стороны, наш критерий при некоторых заданных исходных данных позволяет оценить температуру и удельную теплоемкость ШМ, и, следовательно, автор той или иной гипотезы должен согласовать эти данные с наблюдаемыми эффектами (например, с рентгеновским и у-излучением). Секция исследования природы ШМ продолжает свою работу и предлагает читателям, разрабатывающим модели ШМ, делиться своими соображениями. Секция просит также сообщать нам об интересных наблюдениях ШМ с максимально подробным описанием всех эффектов объекта. /К ДЭВИЕНИЕ, ATM 234 117 ЗЮ* СКОРОСТЬ Рис. 8. Графическое пояснение устойчивости ШМ. 47 |
