24 ноября 2020, вторник, 07:09
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.