Техника - молодёжи 1989-04, страница 44

А

ил

ЯШИ

«

ИДЕИ, ПРОЕКТЫ, РАЗМЫШЛЕНИЯ ДОКЛАД № 95

Виктор ИОНИН,

доктор технических наук

Этот доклад продолжает разговор о природе шаровой молнии (ШМ). В предыдущем сообщении («ТМ» № 5 за 1986 год) речь шла о такой модели явления, в которой присутствуют разноименно заряженные оболочка и центральная часть. Подобная ШМ может возникнуть на стыке двух встречных линейных разрядов, особенно если они имеют участки с нелинейным изменением потенциала. Для этого случая был выведен критерий энергетической устойчивости (или равновесности) ШМ.

Однако встречные разряды — явление сравнительно редкое. Чаще между облаками происходит одиночный линейный разряд, причем площадь его поперечного сечения постепенно либо уменьшается, либо увеличивается. Рассмотрим последовательно эти два случая, обратив особое внимание на характер распределения зарядов в пространстве между облаками. Для удобства описания происходящих явлений положительно заряженное облако будем именовать плюс-электродом, а отрицательно заряженное — минус-электродом. На рис. 1 первое из них изображено слева, второе справа, а площадь поперечного сечения атмосферного разряда уменьшается слева направо.

В токе разряда между облаками участвуют положительно заряженные ионы воздуха. Они перемещаются вдоль прямых силовых линий в направлении от плюс-электрода к минус-электроду. Но электроны движутся иначе, от оси разряда к его периферии, образуя так называемый ток смещения (1а). Вместе с ионами они создают электрически нейтральную плазму, в кото-

Шаровая молния:

рои электрическое и магнитное поля увеличиваются по мере продвижения от плюс-электрода к ми нус-электроду.

Часть электронов тока смещения «просачивается» за пределы канала линейного разряда. Оказавшись вне его, они начинают двигаться в сторону плюс-электрода, образуя на периферии основного дополнительный разряд, направленный противоположно (1 б). Его называют сопутствующим или спут-ным.

Наиболее «бойкие» электроны, первыми достигшие плюс-электро-да,нейтрализуются на его поверхности, но основная их масса задерживается вблизи него и стремится его охватить. В момент прекращения основного разряда процесс достигает кульминационной точки, и возникает новое образование, своего рода атмосферный конденсатор, наружной «обкладкой» которого служат электроны спутного разряда, а внутренней, или сердцевиной, — ионы бывшего плюс-электрода (1в). На стыке «обкладок» происходит разряд с искрением, имеющим вид короны. Такая система — это не что иное, как короткоживущая ШМ — обладает э.д.с. источника и э.д.с. самоиндукции.

Возможен и такой линейный разряд, в котором сечение канала от плюс — к минус-электроду увеличивается, а магнитное и электрическое поля уменьшаются. В этом случае ток проводимости составляют электроны, а поперечный ток смещения будет ионным. Само

Рис. 1 Движение зарядов в сужающемся канале линейного разряда (а), спут-ный разряд (б) и возникшая ШМ с отрицательной наружной «обкладкой» (в).

движение положительных и отрицательных зарядов совершается так, что разряд становится электрически нейтральным, и ничто не мешает выходу ионов за его пределы, где они образуют электри-

42