Introducere
Se crede că un fenomen binecunoscut, un fulger liniar între un tunet și sol, este de natură pur electrică. Se crede că mecanismul de formare a unui astfel de fulger este, în termeni generali, același cu mecanismul de formare a unei scântei lungi, și anume: o avarie a avalanșei de aer la o rezistență a câmpului electric în defecțiune.
Cu toate acestea, răspândirea fulgerului este fundamental diferită de încolțirea lungă a scânteii. În primul rând, canalul de conducere pentru un trăsnet este format în condiții în care rezistența câmpului electric este mult mai mică decât cea necesară pentru o avarie a avalanșelor. În al doilea rând, acest canal nu este format dintr-o dată pe întreaga lungime între nor și sol, ci prin acumulări succesive - cu pauze semnificative între ele. În cadrul abordărilor tradiționale, ambele circumstanțe nu au găsit încă explicații rezonabile, prin urmare, chiar și modul în care fulgerul este posibil, în principiu, rămâne un mister.
În acest articol, vom încerca să umplem aceste lacune. Vom încerca să arătăm că gravitația joacă un rol important în asigurarea posibilității unei descărcări electrice între un tunet și pământ. Rolul gravitației este aici, desigur, nu în efectul gravitațional asupra particulelor încărcate liber, ci în influența asupra funcționării programelor care controlează comportamentul acestor particule, adică. programe care furnizează fenomene electromagnetice. Această influență a gravitației se resimte atunci când scara verticală a fenomenului electric este destul de grandioasă, iar fulgerul de la nor la pământ este doar un astfel de fenomen. Particulele încărcate gratuit între un tunet și sol sunt controlate în conformitate cu un algoritm standard: particulele cu o sarcină cu același nume cu o sarcină în exces din partea inferioară a norului sunt „respinse” electric din acesta, iar particulele cu o sarcină care este opusă acestei încărcături,„Atras” de el. Dar gravitația face ca acest algoritm standard să funcționeze într-un mod complet paradoxal. Prezența gravitației duce la faptul că pentru particulele separate printr-o diferență de înălțime suficient de mare, același nume sau disimilaritate de sarcini nu este o proprietate constantă în timp. Frecvența cu care semnul încărcării acestei particule se schimbă ciclic în ceea ce privește semnul sarcinii în exces depinde de diferența de înălțime între excesul de sarcină din nor și particula liberă încărcată. În consecință, fiecare astfel de particulă experimentează influențe de forță alternativă - „la nor - din nor”. Acest lucru facilitează formarea unui canal de conducere pentru un fulger, deoarece tipul de defecțiune electrică a aerului nu este avalanșă, ci frecvență înaltă (HF). Construirea în trepte a canalului de conducere (mișcarea conducătorului pasului) găsește și o explicație naturală.
Impotența abordărilor tradiționale
Până acum, nu există o explicație rezonabilă a modului în care se produce trăsnetul la forțele existente ale câmpului electric.
Frenkel, după ce a ilustrat insuficiența evidentă a rezistenței câmpului electric pentru o avarie a avalanșei de aer între un tunet și sol, a prezentat o ipoteză potrivit căreia vârful defalcării în creștere este un amplificator de rezistență - datorită neomogeneității puternice a câmpului de lângă vârf. În ciuda plauzibilității externe a acestui model, în opinia noastră, acesta are un dezavantaj serios. Vârful îmbunătățește rezistența câmpului atunci când există un exces de sarcină pe acest vârf. Dar, după cum vom vedea mai jos, canalul cu aer ionizat se formează în condiții în care încărcările din cloud nu au reușit încă să avanseze până la sfârșitul acestui canal și încă nu există nicio încărcare în acest scop. Cum crește acest canal dacă amplificarea câmpului nu funcționează încă? Și de unde vine prima secțiune a canalului de conducere,primul punct? Iată ce scriu autorii moderni despre rezistența câmpului electric într-o furtună: „Este clar că la punctul de pornire al trăsnetului câmpul electric trebuie să fie suficient pentru a crește densitatea electronilor ca urmare a ionizării impactului. În aerul cu densitate normală, acest lucru necesită Eeu"30 kV / cm; la o altitudine de 3 km deasupra nivelului mării (aceasta este înălțimea medie a începerii fulgerului în Europa) - aproximativ 20 kV / cm. Un astfel de câmp electric puternic nu a fost niciodată măsurat cu fulgere. Cele mai mari cifre au fost înregistrate în timpul sunării rachetelor de nori (10 kV / cm) … și la zborul printr-un nor al unei aeronave de laborator special echipate (12 kV / cm). În imediata apropiere a unui nor de furtună, atunci când zburați în jurul unui avion, se intenționează să fie de aproximativ 3,5 kV / cm … Figurile de la 1,4 până la 8 kV / cm au fost obținute într-un număr de măsurători similare din punct de vedere al metodologiei. Dacă aceste numere nu sunt prea mari, ele se încadrează cu mult peste valoarea necesară unei defecțiuni de avalanșă - chiar și acolo unde începe fulgerul. „Chiar și cu tensiunile de megavolt ale generatoarelor de laborator, streamerele cresc doar la câțiva metri în aer. Tensiuni în zeci de megavoliți,provocând lovituri de trăsnet sunt capabile să crească lungimea curselor, în cel mai bun caz, până la zeci de metri, dar nu până la kilometri, peste care crește fulgerul de obicei”, scriu autorii. Acestea oferă un mod uimitor de a ieși din impas: "Singurul lucru care poate fi prevenit … dezintegrarea plasmei de aer într-un câmp electric slab este să ridici temperatura gazului din canal … la 5000-6000K" - și apoi să oferiți relatări fantastice despre modul în care temperatura suprafeței Soarelui ar putea ar fi obținut și menținut în canalul de conducere de formare - până la șocul principal de curent. În acest caz, autorii ocolește cum ar străluci aerul la o temperatură atât de ridicată - până la urmă, nu se observă strălucire intensă la canalul de conducere care formează.pe care crește fulgerul de obicei”- scriu autorii. Acestea oferă un mod uimitor de a ieși din impas: "Singurul lucru care poate fi prevenit … descompunerea plasmei de aer într-un câmp electric slab este creșterea temperaturii gazului din canal … până la 5000-6000K" ar fi obținut și menținut în canalul de conducere de formare - până la șocul principal de curent. În acest caz, autorii ocolește cum ar străluci aerul la o temperatură atât de ridicată - până la urmă, nu se observă strălucire intensă la canalul de conducere care formează.pe care crește fulgerul de obicei”- scriu autorii. Acestea oferă un mod uimitor de a ieși din impas: "Singurul lucru care poate fi prevenit … descompunerea plasmei de aer într-un câmp electric slab este creșterea temperaturii gazului în canal … până la 5000-6000K" - și apoi dau conturi fantastice despre cum ar putea temperatura suprafeței Soarelui ar fi obținut și menținut în canalul de conducere de formare - până la șocul principal de curent. În acest caz, autorii ocolește cum ar străluci aerul la o temperatură atât de ridicată - până la urmă, nu se observă strălucire intensă la canalul de conducere care formează.este de a ridica temperatura gazului în canal … la 5000-6000K "- și apoi sunt prezentate machete fantastice pe tema modului în care temperatura suprafeței Soarelui ar putea fi atinsă și menținută în canalul de conducere care formează - până la șocul principal al curentului. În acest caz, autorii ocolește cum ar străluci aerul la o temperatură atât de ridicată - până la urmă, nu se observă strălucire intensă la canalul de conducere care formează.este de a ridica temperatura gazului în canal … la 5000-6000K "- și apoi sunt prezentate machete fantastice pe tema modului în care temperatura suprafeței Soarelui ar putea fi atinsă și menținută în canalul de conducere care formează - până la șocul principal al curentului. În acest caz, autorii ocolește cum ar străluci aerul la o temperatură atât de ridicată - până la urmă, nu se observă strălucire intensă la canalul de conducere care formează.
Video promotional:
Adăugăm că au existat încercări anterioare de a propune un mecanism care să joace un rol auxiliar în formarea canalului de conducere și să faciliteze defalcarea avalanșelor. Deci, Tverskoy dă o legătură cu Kaptsov, care expune teoria lui Loeb și Mick. Conform acestei teorii, în capul canalului de conducere în creștere există ioni excitați - cu energii de excitație care depășesc energiile de ionizare ale atomilor. Acești ioni emit fotoni cu lungime de undă scurtă care ionizează atomii - ceea ce contribuie la formarea canalului de conducere. Fără a nega existența acestui mecanism, remarcăm că aici, din nou, energia cinetică a electronilor este cheltuită pentru excitația ionilor - care altfel ar merge direct la ionizarea atomilor. Ionizarea indirectă, prin excitația ionilor și emisia fotonilor cu lungime de undă scurtă, este mai puțin eficientă decât ionizarea directă prin impactul electronilor. Prin urmare, această ionizare indirectă nu facilitează defalcarea avalanșelor, ci, dimpotrivă, o complică, oferind pierderi de energie în timpul formării unei avalanșe - mai ales dacă avem în vedere că fotonii ionizanti, fără nicio încărcare, ar trebui să se împrăștie în toate direcțiile, iar canalul de conducere crește în direcția preferată. În cele din urmă, este un fapt: „ionii emisiți” nu ajută să se formeze fluxuri lungi în condiții de laborator.
Dar nu numai că creșterea canalului de conducere este un mister la punctele de rezistență existente ale câmpului electric - întreruperea acestei creșteri, cu pauze semnificative între acumulări succesive, rămâne nu mai puțin un mister. Schonland scrie: „Durata pauzei dintre pașii succesivi pentru un lider de pas variază surprinzător de puțin … În 90% dintre numeroșii lideri studiați, aceasta se încadrează între 50 și 90 m sec. Prin urmare, este dificil să accepți o explicație a pauzei care nu include un mecanism fundamental de evacuare a gazelor. Astfel, pauza poate fi asociată cu vreo proprietate a încărcării din cloud, care alimentează liderul, deoarece acest lucru ar trebui să ofere o largă împrăștiere de pauze de la flash la flash. Din același motiv, orice interpretare ar trebui aruncată.bazat pe oscilații în canalul dintre nor și vârful liderului sau pe impulsuri care se deplasează de-a lungul acestui canal. Din aceste explicații, o creștere a duratei pauzei pe măsură ce lungimea canalului crește, dar o astfel de creștere nu se observă”(traducerea noastră). Dar o explicație rezonabilă a pauzelor, bazată pe „mecanismul de evacuare a gazelor cu caracter fundamental”, nu a fost încă propusă. Omul scrie: „Pentru a induce în eroare complet cititorul, în literatura de specialitate despre„ teoria”fulgerului, datele de laborator, multe dintre care sunt contradictorii, sunt adesea extrapolate pentru a„ explica”fenomenele fulgerului. Starea deplorabilă generală este ilustrată de diverse teorii ale conducătorului de pas … În majoritatea surselor literare despre fulgerul cuvântuluiDin aceste explicații, o creștere a duratei pauzei pe măsură ce lungimea canalului crește, dar o astfel de creștere nu se observă”(traducerea noastră). Dar o explicație rezonabilă a pauzelor, bazată pe „mecanismul de evacuare a gazelor cu caracter fundamental”, nu a fost încă propusă. Omul scrie: „Pentru a induce în eroare complet cititorul, în literatura de specialitate despre„ teoria”fulgerului, datele de laborator, multe dintre care sunt contradictorii, sunt adesea extrapolate pentru a„ explica”fenomenele fulgerului. Starea deplorabilă generală este ilustrată de diverse teorii ale conducătorului de pas … În majoritatea surselor literare despre fulgerul cuvântuluiDin aceste explicații, o creștere a duratei pauzei pe măsură ce lungimea canalului crește, dar o astfel de creștere nu se observă”(traducerea noastră). Dar o explicație rezonabilă a pauzelor, bazată pe „mecanismul de evacuare a gazelor cu caracter fundamental”, nu a fost încă propusă. Omul scrie: „Pentru a induce în eroare complet cititorul, în literatura de specialitate despre„ teoria”fulgerului, datele de laborator, multe dintre care sunt contradictorii, sunt adesea extrapolate pentru a„ explica”fenomenele fulgerului. Starea deplorabilă generală este ilustrată de diverse teorii ale conducătorului de pas … În majoritatea surselor literare despre fulgerul cuvântului„Pentru a induce în eroare complet cititorul, în literatura„ teoria”fulgerului, datele de laborator, multe dintre care sunt contradictorii, sunt adesea extrapolate pentru a„ explica”fenomenele fulgerului. Starea deplorabilă generală este ilustrată de diverse teorii ale conducătorului de pas … În majoritatea surselor literare despre fulgerul cuvântului„Pentru a induce în eroare complet cititorul, în literatura„ teoria”fulgerului, datele de laborator, multe dintre care sunt contradictorii, sunt adesea extrapolate pentru a„ explica”fenomenele fulgerului. Starea deplorabilă generală este ilustrată de diverse teorii ale conducătorului de pas … În majoritatea surselor literare despre fulgerul cuvântului pilot-lider și streamer înlocuiesc explicațiile despre sensul fizic al fenomenelor. Dar a numi nu înseamnă a explica”. În cele din urmă, este încă un citat: „Numeroase ipoteze despre mecanismul liderului de pas sunt atât de imperfecte, de convingătoare și de multe ori doar ridicole încât nici măcar nu le vom discuta aici. Astăzi nu suntem pregătiți să oferim propriul nostru mecanism”.
Acestea sunt, pe scurt, părerile moderne ale științei asupra fizicii fulgerului. Să prezentăm acum o abordare alternativă.
Modul în care gravitația interferează cu fenomenele electromagnetice
Dinamica încărcărilor libere este bine studiată în cazurile în care particulele încărcate implicate sunt aproximativ aceleași potențial gravitațional. Dar dacă particulele implicate sunt suficient de larg dispersate de-a lungul înălțimii, atunci natura dinamicii încărcărilor libere se dovedește a fi radical diferită.
Conform conceptului lumii fizice „digitale”, o sarcină electrică elementară nu este o caracteristică energetică, fiind doar o marcă pentru o particulă, un identificator pentru programele care furnizează fenomene electromagnetice. Eticheta de încărcare pentru o particulă este implementată fizic destul de simplu. Reprezintă pulsări cuantice la frecvența electronică f e, a cărei valoare este determinată de formula de Broglie hf e = m e c 2, unde h este constanta lui Planck, m eeste masa unui electron, c este viteza luminii. Semnul pozitiv sau negativ al unei sarcini elementare este determinat de faza pulsiunilor cuantice la frecvența electronică: pulsiunile care identifică sarcinile aceluiași semn sunt în fază, dar sunt antifazate la pulsări care identifică sarcinile unui semn diferit.
Este clar că numai ondulările care au aceeași frecvență pot fi în mod constant exact în fază sau antifază. Dacă frecvențele celor două pulsații sunt diferite, atunci diferența lor de fază se schimbă cu timpul, astfel încât stările din faza lor și din faza lor să se repete alternativ la frecvența diferenței.
Reamintim acum că gravitația, după modelul nostru, este organizată în așa fel încât masele de particule elementare și frecvențele corespunzătoare ale pulsărilor cuantice să depindă de potențialul gravitațional - crescând pe măsură ce cresc pe verticală locală. Deci, pentru spațiul apropiat de pământ, relația este valabilă.
unde R este distanța până la centrul Pământului, f ¥ este frecvența pulsărilor cuantice „la infinit”, G este constanta gravitațională, M este masa Pământului, c este viteza luminii.
Comparând criteriul pentru identificarea aceluiași nume-disimilare a sarcinilor și dependența frecvenței electronilor de potențialul gravitațional, obținem consecințe paradoxale. Frecvențele electronilor ale particulelor în același potențial gravitațional sunt aceleași, prin urmare, încărcările opuse situate la aceeași înălțime trebuie să fie diferite tot timpul, iar cele cu același nume trebuie să aibă același nume. Dar o situație diferită ar trebui să aibă loc pentru două particule separate de diferența de înălțime DH. Diferența relativă între frecvențele lor electronice, după cum urmează de la (1), este
unde g este accelerația locală a gravitației, f e = 1,24 × 10 20 Hz este valoarea locală a frecvenței electronilor. Pentru aceste două particule, stările de fază în faza și antifazele pulsiunilor electronice se repetă ciclic, iar perioada de repetare este de 1 / D f e. Aceasta înseamnă că pentru programele care controlează particulele încărcate, încărcările celor două particule noastre, unele față de altele, ar trebui să se dovedească alternativ cu același nume, apoi spre deosebire.
Această abordare, la prima vedere, contrazice conceptul semnului absolut al sarcinii elementare inerente unei particule particulare. Dar această contradicție este aparentă. Prin urmare, un electron la orice înălțime se comportă ca proprietarul unei încărcări negative elementare, deoarece pentru fiecare potențial gravitațional, pe lângă valoarea frecvenței electronului, sunt programate două faze opuse de curent ale pulsărilor la această frecvență, setând două semne ale sarcinii electrice - și faza curentă a pulsărilor corespunde întotdeauna unei sarcini negative. În acest sens, semnul negativ al încărcării electronilor este absolut. Comutabilitatea semnelor de încărcare este de natură relativă, se manifestă în perechi de particule libere încărcate suficient de distanțate.
Înainte de a explica ce înseamnă „distanțare suficientă a înălțimii”, observăm că în condițiile unui gradient vertical al frecvenței electronilor, chiar și cu o diferență neglijabilă de înălțime care separă doi electroni, frecvențele electronilor lor diferă, iar diferența de fază a pulsărilor lor electronilor se schimbă cu timpul. Dacă pentru o pereche de astfel de electroni, aceeași denumire-disimilaritate a sarcinilor în raport între ele ar avea loc numai în momentele de faza exactă în faza a impulsurilor lor electronice, atunci „repulsia-atracția” lor reciprocă ar fi asigurată numai în aceste momente separate de timp. Deci, cu o diferență de înălțime de 1 cm, doi electroni s-ar „simți” reciproc pentru o perioadă scurtă de timp, cu o periodicitate, conform (2), de aproximativ 7 ms. Și acest lucru nu se observă în experiență: se „simt” reciproc în mod constant.
Din aceasta concluzionăm: au fost luate măsuri speciale pentru a se asigura că particulele încărcate, care au potențial gravitațional diferit și au frecvențe electronice diferite, își arată continuu sarcinile în raport între ele. Este logic să presupunem că aceeași denumire-disimilare a sarcinilor este determinată nu pentru faza exactă în faza a pulsărilor electronice, ci pentru coridoarele cu faze mai largi. Anume, încărcările sunt considerate cu același nume dacă diferența de fază a pulsărilor cuantice corespunzătoare la frecvența electronului se încadrează în intervalul 0 ± (p / 2) - și spre deosebire dacă această diferență de fază se încadrează în intervalul p ± (p / 2). Ca urmare a unei astfel de definiții a aceluiași nume-disimilare de sarcini, practic toate particulele încărcate situate la înălțimi diferite vor fi acoperite constant de controlul programului,responsabil pentru fenomenele electromagnetice.
Dar, după cum ni se pare, funcționarea acestor programe este simplificată radical prin eliminarea necesității de a calcula schimbări reciproce în semnele de taxe separate prin mici diferențe de altitudine. Pentru aceasta, prin manipulări software ale fazelor pulsărilor cuantice la frecvențele electronice, straturile orizontale adiacente sunt organizate - aproximativ câteva zeci de metri grosime - în care aceste pulsiuni, în ciuda unei mici răspândiri a frecvenței, apar cvasi-faza. În fiecare dintre aceste straturi, pe care le vom numi straturi cvasi-infaza, faza actuală a pulsărilor la înălțimea centrului stratului este de referință, iar pulsiunile care apar deasupra și sub centrul acestui strat sunt pulsate în fază, astfel încât acestea să rămână în 0 ± (p / 2) cu pulsații în centrul stratului - așa cum se arată schematic în Fig. 1. Astfel de manipulări de fază nu încalcă gradientul de frecvență care asigură gravitația, dar setează o uniformitate constantă a sarcinilor pentru toți electronii liberi aflați într-un strat de cvasi-fază. În același timp, modificări ciclice ale aceluiași nume-disimilare de sarcini în electronii liberi apar numai pentru aceia dintre ei care se află în diferite straturi de cvasi-fază - cu o frecvență egală cu diferența de frecvențe electronice la înălțimile din mijlocul acestor straturi.diferență egală a frecvențelor electronice la înălțimile din mijlocul acestor straturi.diferență egală a frecvențelor electronice la înălțimile din mijlocul acestor straturi.
Figura: 1
Dacă modelul nostru este corect, atunci încărcarea excesivă a spațiului din atmosferă, situată într-un strat de cvasi-infaza, ar trebui să conducă la efecte ciclice de forță "în sus și în jos" pe particulele încărcate libere de sub el. Dacă zona de încărcare în exces acoperă mai multe straturi de cvasi-fază, atunci sarcinile fiecărui strat ar trebui să conducă la un efect la propria frecvență - iar spectrul de frecvență al efectului total ar trebui să fie, în consecință, mai larg. Atunci încărcările statice de spațiu în atmosferă - prin simplul fapt al prezenței lor - ar trebui să genereze zgomot în bandă largă în echipamentele electronice și, mai ales în mod eficient, în echipamentele de recepție radio. Deci, când limita superioară a regiunii de supraîncărcare este la 3 km deasupra receptorului radio, frecvența superioară a benzii de zgomot care ar putea fi generată în receptor estear trebui să fie în jur de 40 MHz. Există astfel de zgomote în practică?
Zgomotele apar
Este foarte cunoscut faptul că recepția radio la mediu și mai ales la lungimi de undă lungi este interferată, pe lângă așa-numitele. fluierând atmosfera și alte interferențe caracteristice, care se manifestă acustic ca zgomot (zgomot) și crăpătură. Aceste interferențe cresc brusc pe măsură ce furtuna locală se apropie și se slăbește pe măsură ce se reduce, dar este clar că nu sunt cauzate de descărcările de fulgere locale. Într-adevăr, având un caracter pulsat, descărcările individuale oferă, respectiv, tulburări separate pe termen scurt - în timp ce zgomotul în cauză este caracterizat prin continuitate în timp. O explicație ingenioasă, care a fost inclusă în aproape toate manualele, declară că acest zgomot este rezultatul descărcărilor de fulgere care au avut loc pe tot globul deodată - la urma urmei, conform unor estimări, aproximativ 100 de fulgere lovesc suprafața Pământului în fiecare secundă. Dar rămâne deschisă o întrebare ridicolă de ce interferența din cauza fulgerului, la distanță uriașă, crește brusc atunci când se apropie o furtună locală.
Experiența bogată a radioamatorilor poate fi completată de trista experiență a aviatorilor. Instrucțiunile și comenzile reglementează acțiunile echipajului atunci când aeronava intră în zona electrificării atmosferice sporite - din cauza pericolului de deteriorare a aeronavei prin descărcarea de electricitate statică. Termenul „deteriorarea aeronavelor prin descărcări electrice în afara zonelor de activitate furtună” este tipic aici. Într-adevăr, într-un procent semnificativ de cazuri, în special în sezonul rece, se formează zone de electrificare atmosferică crescută în absența unor tunete de tunet, iar dacă regiunile de încărcare spațială nu au granițe pronunțate, atunci acestea nu dau naștere unor flăcări pe ecranele radarelor aeriene și terestre. Apoi, lovitura aeronavei în zona electrificării sporite a atmosferei nu este prevăzută, ci este determinată de piloți, cel mai important semn fiind apariția unei puternice interferențe radio,care apar, din nou, ca zgomot și crăpături în căștile piloților. Motivul acestui zgomot și crăpătură este electrificarea puternică a aeronavei, adică. exces de taxă pentru aceasta. Se poate presupune că drenarea electricității statice din aeronavă (corona) generează zgomot și fisurare în banda de frecvențe radio utilizate. Amintiți-vă însă că zgomotele și fisurile complet similare - în condiții complet analoge de electrificare crescută a atmosferei - sunt date și de receptoarele radio la sol, dintre care nu este potrivit să vorbim despre electrificare puternică.că zgomotele și fisurile complet analoge - în condiții complet analoge de electrificare crescută a atmosferei - sunt date și de receptoarele radio la sol, dintre care nu este potrivit să vorbim despre electrificare puternică.că zgomotele și fisurile complet analoge - în condiții complet analoge de electrificare crescută a atmosferei - sunt date și de receptoarele radio la sol, dintre care nu este potrivit să vorbim despre electrificare puternică.
Comparând experiența amatorilor de radio și a aviatorilor, ajungem la concluzia că principala cauză a zgomotelor de mai sus, atât la sol, cât și la echipamentele de bord este de fapt aceeași și că acest motiv nu este cunoscut științei, nefiind conectat nici cu descărcări de fulgere în întregul glob, nici cu electrificarea aeronavei. Asociem acest motiv cu încărcările volumetrice locale în atmosferă, a căror prezență este suficientă doar pentru efectele de schimbare a semnelor asupra particulelor libere, conform mecanismului descris mai sus.
Despre curentul electronilor de-a lungul unui conductor vertical lung
Dacă modelul de mai sus este corect pentru comportamentul în fază de frecvență a pulsărilor cuantice pentru electronii liberi distribuiți de-a lungul înălțimii, atunci conceptele tradiționale ale diferenței de potențial - pentru fenomene electrice care implică diferențe mari de altitudine - își pierd sensul. De exemplu, lasă un conductor vertical să se întindă prin mai multe straturi de cvasi-fază. Atunci nu are sens să spunem că o anumită diferență de potențial constant se aplică la capetele sale. De fapt, despre ce fel de diferență de potențial constant putem vorbi dacă semnele încărcărilor electronilor la capetele superioare și inferioare ale conductorului se dovedesc a fi cu același nume, atunci spre deosebire - cu o frecvență de, să zicem, 1 MHz? În acest caz, este corect să vorbim pur și simplu despre concentrația unei cantități în exces de electroni la unul dintre capetele conductorului - adică. utilizați aparatul conceptual,pe baza căreia se construiește logica programelor, care elimină neomogenitatea numită în distribuția de încărcare, deplasând excesul de electroni de-a lungul conductorului.
Dar chiar și atunci când folosiți terminologia corectă, este necesară o explicație: cum funcționează, de exemplu, liniile de alimentare între puncte cu diferențe mari de înălțime - adică. ca un curent de electroni (în special unul constant) curge printr-un conductor, în secțiunile învecinate ale căror sarcini de electroni nu sunt întotdeauna cu același nume, ci se schimbă între stări cu același nume și disimilaritate la o frecvență radio.
Să luăm în considerare cazul unei astfel de lungimi a unui conductor vertical la care accelerația gravitației g poate fi considerată constantă. Apoi, după cum se poate presupune, grosimile straturilor cvasi-inphase implicate sunt aceleași și, prin urmare, diferențele df e între frecvențele pulsiunilor de referință din straturile adiacente sunt aceleași. Cu lățimile p egale ale coridoarelor de fază, care dau identificarea cu același nume sau nu se pot compara disensibilitățile (vezi mai sus), două stări se vor înlocui reciproc în conductor, cu o periodicitate de 1 / df e. Anume, jumătatea perioadei va dura cu același nume al sarcinilor electronilor în toate straturile, iar celelalte semestre ale sarcinilor electronilor vor alterna de la strat la strat - în timp ce oricare dintre straturi poate fi luat ca referință.
Ne interesează întrebarea: dacă, să zicem, un exces constant de electroni este menținut la capătul superior al conductorului nostru, atunci care va fi natura curentului rezultat al electronilor din conductor? La intervale de timp cu identitatea de la capăt la capăt a sarcinilor, este evident că electronii se vor deplasa în jos de-a lungul întregului conductor. La intervale de timp cu semne alternante strat-cu-strat de sarcini electronice, situația va fi mai complicată. În straturile în care sarcinile electronilor vor avea același nume cu sarcina în exces în partea superioară, electronii se vor deplasa în jos, iar în straturile unde vor fi opuși, se vor deplasa în sus. Rețineți că curentul electronilor „negativi” în jos și curentul electronilor „pozitivi” în sus sunt echivalente. Și orice detector va detecta, în problema noastră, același curent direct oriunde în conductor - dacă neglijăm condensul și rarefierea electronilor liberi,care vor fi obținute la joncțiunile straturilor pentru fiecare interval de timp cu semne de încărcare alternativă strat cu strat. Iar aceste condensări-rarefecții vor fi, într-adevăr, neglijabile, deoarece viteza de avansare a electronilor în conductoare, chiar și cu curenți puternici, este de doar câțiva centimetri pe secundă.
Astfel, discrepanța dintre semnele încărcărilor electronilor, despre care vorbește modelul nostru, practic nu afectează procesul de mișcare a excesului de electroni de-a lungul unui conductor vertical lung. Dar fulgerul lovește prin aer, care în condiții normale nu este un conductor. Pentru ca un fulger să devină posibil, trebuie să se formeze un canal de conducere în aer, adică. canal cu un grad de ionizare suficient de mare.
Cum se creează condițiile pentru defalcarea de înaltă frecvență a aerului sub tunet
În partea inferioară a norului furtunii, de sub care începe formarea unui canal de conducere pentru un fulger, o încărcare excesivă este concentrată - de regulă, negativă. Lungimea verticală a zonei de concentrare a acestei încărcări poate fi de 2-3 km.
S-ar părea că această concentrare puternică de încărcare ar trebui să provoace o derivă electrică de particule libere încărcate prezente în cantități mici în aerul impenetrabil dintre nor și sol. Acțiunea forței statice asupra electronilor liberi ar fi mai eficientă decât asupra ionilor - în comparație cu care, electronii au o inerție mai mică și o mobilitate mai mare. Dar în literatura despre electricitatea atmosferică, nu am găsit nicio mențiune despre deriva electronilor atmosferici sub un tunet de tunet la sol - și această derivă nu a putut trece neobservată. Și niciunul dintre autori nu a pus întrebarea: de ce nu există o astfel de derivă?
Modelul nostru explică cu ușurință acest paradox prin faptul că concentrația puternică a încărcăturii în atmosferă nu duce la un efect de forță statică asupra particulelor libere de dedesubt, ci la un semn alternativ - în plus, într-o bandă de frecvență largă determinată de întinderea verticală a concentrației de sarcină. Cu un astfel de impact, în mișcarea rezultată a electronilor atmosferici nu există nicio componentă care să corespundă unui curent continuu - ca într-un conductor cu sarcină în exces la un capăt - acești electroni experimentează doar o „bombă” de înaltă frecvență.
Dar această „bombă” a electronilor atmosferici asigură, după părerea noastră, formarea unui canal de conducere pentru un fulger. Dacă energia cinetică a electronilor liberi ca urmare a expunerii de înaltă frecvență este suficientă pentru ionizarea la impact a atomilor de aer, atunci se produce o defecțiune de înaltă frecvență fără electrod. Este cunoscut faptul că defalcarea HF are loc la forțe de câmp mult mai mici decât defalcarea avalanșelor, toate celelalte fiind egale. Aceasta explică misterul formării unui canal de conducere pentru un trăsnet la tensiuni care sunt departe de a fi suficiente pentru o avarie.
Este pertinent să adăugăm că N. Tesla i-a șocat pe contemporanii săi cu spectacolul descărcărilor lungi în aer, cauzate de el în mod artificial - a fost numit chiar „stăpânul fulgerului”. Se știe că secretul lui Tesla constă nu numai în utilizarea unor tensiuni foarte mari, ci și în alternanța acestor tensiuni, la frecvențe de zeci de kHz și mai mari. Astfel, tipul de avarie a fulgerului lui Tesla a fost, fără îndoială, de înaltă frecvență.
Dar să revenim la descompunerea aerului HF, care formează canalul de conducere pentru un fulger de la nor la sol. Este clar că, cu aceeași densitate de electroni liberi la întreaga înălțime între nor și sol, defalcarea HF va avea loc în primul rând acolo unde, datorită impactului HF, electronii au energia cinetică maximă. Între nor și sol, energia electronilor atmosferici se dovedește a fi maximă în zona imediat adiacentă „fundului” norului: în primul rând, există intensitatea maximă a impactului HF și, în al doilea rând, densitatea aerului acolo este minimă, ceea ce favorizează accelerarea electronilor. De aceea, în cazul nostru, defalcarea HF începe de sub fundul furtunii. Dar nu se încolțește dintr-o dată la întreaga înălțime dintre nor și pământ - ciurnește doar lungimea unui pas la „pasul conducător”.
Ceea ce determină lungimea pasului de lider
Așadar, canalul de conducere pentru un fulger de la nor la sol începe să crească din zona adiacentă „fundului” furtunii. S-ar părea că defalcarea HF care se dezvoltă de la nor la sol ar putea crește canalul de conducere deodată pe întreaga lungime pe care o permite intensitatea expunerii la HF - această intensitate ar fi suficientă pentru a asigura gradul necesar de ionizare a aerului. Dar această abordare nu ia în considerare condițiile specifice care există la limitele straturilor cvasi-infaza.
Într-adevăr, să luăm în considerare un electron liber, care, în stadiul de accelerare a acțiunii RF, traversează granița dintre straturile cvasi-inphase adiacente. Dacă în momentul traversării graniței, în aceste straturi vecine există același nume al încărcărilor electronilor, atunci nu se va întâmpla nimic special cu electronul nostru - etapa de accelerare a impactului HF va continua. Dar dacă tranziția graniței se încadrează pe diferența de sarcini a electronilor din straturile vecine, atunci rezultatul unei astfel de tranziții a graniței va fi o inversare de fază imediată a efectului HF: etapa de accelerare va fi înlocuită cu una de decelerare. În acest caz, electronul nu va putea percepe efectul HF în totalitate, spre deosebire de electronii care oscilează în interiorul unui strat cvasi-fazic sau care trec frontiera dintre ei atunci când încărcăturile electronilor din ele au același nume.
De aici rezultă că la granițele dintre straturile cvasi-fazice adiacente există straturi de limitare în care unii dintre electronii liberi au energii cinetice mult mai mici decât cele furnizate de acțiunea RF pentru electronii rămași. Deoarece energia cinetică redusă a unui electron înseamnă, de asemenea, capacitatea sa redusă de a ioniza aerul, în straturile limită eficiența de ionizare este redusă - aproximativ la jumătate. Prin urmare, există o mare probabilitate ca defalcarea HF, după ce a ajuns în regiune cu o eficiență de ionizare redusă în stratul limită, să nu poată trece prin această regiune, iar dezvoltarea defalcării HF să se oprească aici.
Apoi, pașii majorității copleșitoare a conducătorilor de trepte ar trebui să înceapă și să se încheie la nivelurile de graniță dintre straturile cvasi-infazei. Și în funcție de lungimea medie a pasului de lider, se poate judeca grosimea straturilor cvasi-infaza - ținând cont că dacă un pas cade pe un strat cvasi-infaza, atunci lungimea pasului ar trebui să crească atunci când pasul se abate de la direcția verticală. Din păcate, nu am găsit date în literatura de specialitate care să ne permită să confirmăm sau să infirmăm teza despre creșterea lungimii pasului de lider când se abate de la verticală. Cu toate acestea, există indicii conform cărora fulgerurile liniare aproape orizontale sunt formate mai liber - fără acele restricții rigide la lungimile pașilor de lider, care sunt în vigoare pentru trăsneturile „nor la sol”. Într-adevăr, în ciuda faptului că lungimea fulgerului „nor la sol” este, în medie, de 2-3 km, „lungimea fulgerului,ceea ce s-a întâmplat între nori, a ajuns la 15-20 km și chiar mai mult.
Dacă raționamentul nostru este corect, atunci grosimea straturilor cvasi-inphase ar trebui să fie puțin mai mică decât lungimea medie a pasului de lider. Diferiți autori dau valori ușor diferite pentru lungimea medie a pasului - ca valoare aproximativă vom numi cifra de 40 m. Dacă această cifră nu este departe de adevăr, atunci nu vom greși mult dacă numim valoarea de 30 m ca valoare aproximativă pentru grosimea straturilor cvasi-in-faze.
Ce se întâmplă în pauzele dintre acumularea canalului de conducere
Experiența arată că după următoarea construire a canalului de conducere pe lungimea unei etape a conducătorului - care durează aproximativ 1 ms - există o pauză înainte de a construi următoarea etapă; aceste pauze durează aproximativ 50 ms. Ce se întâmplă în timpul acestor pauze?
Răspunsul sugerează în sine: în timpul acestor pauze, electronii liberi se deplasează din nor de-a lungul întregului canal de conducere format, cu umplerea unei noi secțiuni cultivate până la sfârșitul său, astfel încât, la acest sfârșit, concentrația excesului de electroni este suficientă pentru descompunerea stratului limită între straturile vecine de cvasi-infaza. Găsim confirmarea tezei despre avansarea electronilor de-a lungul canalului de conducere în pauzele dintre acumularea treptelor de lider din Schonland, care scrie despre coincidența vitezei conducătorului pasului cu viteza de derivă a electronilor liberi - având în vedere densitatea aerului și rezistența câmpului electric. Aici Shonland vorbește despre viteza medie a unui lider în trepte, dar acest lider avansează cu aruncări scurte și, în mod copleșitor, restul timpului pe care îl „odihnește”. Și dacă viteza medie rezultată a conducătorului de pas este egală cu viteza de avansare a electronilor, aceasta înseamnă că electronii se deplasează de-a lungul noilor secțiuni de creștere ale canalului de conducere tocmai în următoarele pauze - la urma urmei, cu viteza lor de derivă, pur și simplu nu ar avea timp să avanseze de-a lungul noii secțiuni în timpul formării sale.
Și, într-adevăr, defecțiunea HF formează o nouă secțiune a canalului de conducere doar printr-o creștere a gradului de ionizare a aerului în el - numărul de electroni liberi și ioni pozitivi în acest caz cresc, dar rămân egali unul cu celălalt. Prin urmare, inițial, nu există nicio sarcină în exces în noua secțiune a canalului de conducere - și este nevoie de timp pentru a intra. De aceea, în opinia noastră, modelul Frenkel de amplificare a câmpului în vârful defalcării în creștere nu funcționează. Pentru o astfel de îmbunătățire a câmpului, la vârf este necesară o taxă în exces. Dar vedem că acumularea canalului de conducție are loc în absența unei sarcini în exces în vârful defalcării în creștere - aceste sarcini în exces curg cu o întârziere semnificativă.
Să subliniem că este modelul mișcării electronilor din nor de-a lungul canalului de conducere în timpul pauzelor dintre acumulările succesive ale acestui canal care oferă răspunsul cel mai simplu și logic la întrebarea cum se menține un grad ridicat de ionizare în canal în timpul acestor pauze - atunci când mecanismul care a furnizat defalcarea rapidă, nu mai poate face față pierderii de ioni ca urmare a recombinării și difuziei. În opinia noastră, avansul excesului de electroni creează ioni suplimentari prin ionizarea de impact și contribuie astfel la menținerea stării de conducere în canal.
Adăugăm că mișcarea electronilor liberi în pauzele dintre acumulările canalului de conducere se produce nu numai de-a lungul canalului care ajunge la pământ și prin care va apărea șocul principal de curent, ci și de-a lungul tuturor canalelor fără ramificări. Acest lucru este demonstrat vizual de asemănarea completă a creșterii multor canale simultan - când încă nu este clar care dintre ele va fi canalul principalului șoc curent.
Principalul șoc curent
Când canalul de conducere dintre tunet și sol este complet format, șocul principal de curent (sau mai multe șocuri de curent) are loc de-a lungul acestuia. Uneori, în literatura de specialitate, șocul principal de curent este numit extrem de fără succes un șoc cu curent invers sau descărcare inversă. Acești termeni sunt înșelători, dând impresia că într-o descărcare inversă, electronii se mișcă în direcția opusă celui în care a crescut canalul de conducere și în care s-au mișcat pe măsură ce a crescut. De fapt, într-o „descărcare inversă”, electronii se mișcă într-o direcție „înainte”, ieșind din nor - adică din zona concentrației lor excesive - pe sol. „Reversul” acestei descărcare se manifestă exclusiv prin dinamica observată. Cert este că imediat după formarea unui canal de conducere între nor și sol,umplut cu exces de electroni, șocul principal de curent se dezvoltă astfel încât, în primul rând, electronii să înceapă să se miște în secțiunile canalului cel mai aproape de sol, apoi - în secțiuni superioare etc. În același timp, marginea zonei de strălucire intensă, generată de aceste mișcări puternice de electroni, se deplasează de jos în sus - ceea ce oferă altor autori un motiv pentru a vorbi despre o „descărcare inversă”.
Strălucirea în timpul șocului principal actual are caracteristici interesante. „De îndată ce liderul ajunge pe Pământ, descărcarea principală apare imediat, răspândindu-se de pe Pământ la nor. Descărcarea principală este mult mai intensă în luminiscență și s-a observat că pe măsură ce descărcarea principală se deplasează în sus, această luminiscență scade, mai ales când trece prin punctele de ramificare. O creștere a strălucirii nu a fost niciodată observată pe măsură ce descărcarea se deplasa în sus. Le explicăm aceste caracteristici prin faptul că, în etapele inițiale ale șocului principal al curentului, curentul de electroni din canalul principal de conducere, care se întinde de la nor la sol, este alimentat de curenți de electroni din ramurile de la capăt - la fel cum un râu este alimentat de fluxuri care curg în el. Acești curenți, care alimentează șocul curent în canalul principal, sunt cu adevărat „invers”:electronii se întorc apoi de la ramurile fără fund în canalul principal.
Înregistrările video ale unui fulger de la nor la sol în mișcare lentă sunt disponibile gratuit pe internet. Ele arată clar, printr-o slabă propagare a lumii, dinamica avansării electronilor de-a lungul canalelor de conducere în creștere - cu ramificări abundente. În cele din urmă, o descărcare strălucitoare luminoasă are loc de-a lungul canalului principal, în primul rând însoțită de o strălucire în ramurile laterale - care moare mult mai repede decât strălucirea din canalul principal, deoarece electronii din nor nu intră acum în ramurile laterale, ci se deplasează de-a lungul canalului principal în pământ.
Concluzie
Nu pretindem să acoperim pe deplin fenomenele care se produc la lovirea fulgerului. Am luat în considerare doar cazul unui fulger tipic liniar de la sol la sol. Dar pentru prima dată am dat o explicație sistemică a fizicii unui astfel de fulger. Am rezolvat ghicitoarea posibilității în sine a fulgerului la forțele de câmp electric care sunt departe de a fi suficiente pentru o avalanșă de avalanșă de aer - la urma urmei, aceasta se dovedește a nu fi avalanșă, ci frecvență ridicată. Am numit motivul acestei defalcări RF. Și am explicat de ce această defalcare se declanșează în segmente succesive, cu pauze semnificative între ele.
Toate aceste explicații s-au dovedit a fi consecințe directe ale ideilor noastre despre natura electricității și despre organizarea gravitației - cu unele presupuneri clarificatoare. Rolul cheie l-a avut ideea organizării gravitației, deoarece fulgerul ne apare ca un fenomen gravitațional-electric. În mod surprinzător, fenomenul fulgerului dintre un tunet și pământ se dovedește a fi o dovadă importantă a corectitudinii a două concepte de bază ale lumii fizice „digitale” deodată, despre esențele electricității și ale gravitației - la urma urmei, fulgerul găsește o explicație rezonabilă pe baza cusăturii acestor două concepte.
Adăugăm că fizica de mai sus a fulgerului liniar între un tunet și pământ poate servi ca punct de plecare pentru explicarea naturii altor tipuri de fulgere. De exemplu, regularitatea aranjamentului straturilor cu condiții speciale de ionizare a aerului poate juca un rol cheie în formarea așa-numitelor. fermoar cu margele.
Autor: A. A. Grishaev, cercetător independent
