Техника - молодёжи 2007-05, страница 20

щивает свой объём сферическая, отрицательно заряженная область С.

Размеры и форма этой области ограничены мощностью отрицательного импульса, посылаемого от ГИ, а также эффектом ослабления электрического поля острия с удалением от него.

В сферической области С таким образом формируется электронная компонента будущей ШМ. Тяжёлые положительные ионы воздуха не успевают прийти в движение за время действия отрицательного импульса. Оставаясь на прежних местах, эти ионы создают положительную компоненту рождающегося плазмоида (своеобразный сферический положительный «каркас»),

2. Отрицательный импульс на электроде А сменяется положительным (вообще колебания в импульсе происходят по затухающей экспоненте). Через остриё электрода А из центра области С интенсивно «откачиваются» электроны, обнажая положительный заряд ионной компоненты (рис. 3, зона F). Так внутри ШМ формируется главная её часть — плазма с разделёнными компонентами С — F. Очень важно, что появляется эта область именно вследствие полного поглощения энергии импульса от генератора ГИ.

Как отрицательный, так и положительный импульсы тока острия А сопровождаются очень мощным кольцевым импульсным магнитным полем, охватывающим остриё. И хотя направление этого поля зависит от фазы импульса, действие его на цилиндрическую часть электрода А

сопровождается появлением сил Лоренца. Силы эти не дают электронам уйти из цилиндрического окружения области электрода А во внешнюю среду, заворачивая их назад по очень сложным спиральным траекториям (хвостовая часть плазмоида, см. рис. 3). Особый интерес для нас представляет магнитное поле, охватывающее хвостовую, коническую часть зарождающегося плазмоида (зона К). При протекании зарядно-разрядного тока по электроду А на эту коническую часть будущей ШМ действуют электродинамические силы, стремящиеся одновременно ликвидировать, «зашить» эту часть шаровой молнии и в целом сбросить плазмо-ид с острия. Почти одновременно с уходом плазмоида с острия (или чуть ранее) в нём начинаются цент-рально-симметричные колебания электронной компоненты. Возникающие при этом факторы стабилизации (частично упомянутые ранее) быстро восстанавливают сферическую форму ШМ как энергетически самую выгодную.

Подводя некоторые промежуточные итоги, отметим ряд уникальных особенностей плазмы, из которой состоит ШМ.

1. Поскольку образование плазмы в нашем случае в основном происходит за счёт срывания электронов с оболочек нейтральных атомов внешним электрическим полем, а не за счёт ударной ионизации, её собственная температура остаётся сравнительно низкой. Это происходит потому, что все сорванные элек

троны сразу скачком получают очень большую начальную скорость в направлении действия внешнего электрического поля. Энергетическое распределение электронов по скоростям при этом носит ярко вы- раженный когерентный характер. Так в нейтральном газовом сферическом слое, охватывающем остриё, создаётся неподвижная «холодная» ионная компонента, которую пронизывают ЦСК электронной компоненты (тоже «холодной»!).

2. Характерно, что практически вся энергия импульса, введённая в ШМ в момент её рождения, это энергия коллективного взаимодействия. Внутри ШМ за счёт периодического разделения зарядов при ЦСК также периодически образуются электрические потенциальные барьеры для электронной компоненты. При этом средняя длина свободного пробега в направлении плазменных колебаний во много раз превышает расстояние, проходимое электронной компонентой от одного крайнего положения к другому (периферия — центр). Таким образом вся электронная компонента из-за её энергетической когерентности становится «убегающей» от столкнове-iiii II (!). Иными словами, «трение» между электронной и ионной компонентами при ЦСК отсутствует!

3. Очень важно отметить, что во время создания ШМ часть электронов, срываемых полем и летящих по радиусам от острия до внешней границы зоны С (см. рис. 3), могут «застрять» среди нейтральных атомов воздуха и впоследствии рекомбини-ровать. Эти «застрявшие» электроны и служат основанием для появления внешней рекомбинации оболочки ШМ (см. рис. 3, зона Е,). Уход части электронов из плазмоида нарушает его электронейтральность, и ШМ в целом получает некий некомпенсированный положительный заряд(!).

4. Тормозное и бетатронное излучение в нашем случае сводится к минимуму, благодаря синхронному, массовому характеру движения электронной компоненты, реализующей ЦСК.

5. Удивление вызывает необычное сочетание огромной энергоёмкости плазмы ШМ при сравнительно низком давлении её во внешнюю среду. После стабилизации размеров и формы ШМ давление внутри практически равно атмосферному(!). Следует напомнить, что в обычной («горячей») плазме при аналогичных условиях (NflO¹⁵ см³; WflO⁵ -н- 10⁸ Дж/см³) давление составляло бы

18 2007 №05 ТМ