Introduksjon
Et kjent fenomen, lynnedslag mellom et tordenvær og bakken, antas å være rent elektrisk. Det antas at mekanismen for dannelse av en slik lyn generelt er den samme som mekanismen for dannelse av en lang gnist, nemlig: et skrednedbrytning av luft ved en nedbrytning av elektrisk feltstyrke.
Lyn som spirer er imidlertid vesentlig forskjellig fra lang gnist spiring. For det første dannes ledningskanalen for et lynnedslag under forhold når det elektriske feltstyrken er mye mindre enn det som kreves for et skrednedbrudd. For det andre er denne kanalen ikke dannet på en gang for hele lengden mellom skyen og bakken, men gjennom suksessive oppbygginger - med betydelige pauser mellom dem. Innenfor rammen av tradisjonelle tilnærminger har begge disse omstendighetene ennå ikke funnet rimelige forklaringer, og derfor er selv et lyn i prinsippet mulig et mysterium.
I denne artikkelen vil vi prøve å fylle disse hullene. Vi vil prøve å vise at tyngdekraften spiller en viktig rolle i å sikre muligheten for et elektrisk utladning mellom et tordensky og jorden. Gravitasjonsrollen er selvsagt ikke her i gravitasjonseffekten på gratis ladede partikler, men i påvirkningen på driften av programmene som kontrollerer oppførselen til disse partiklene, d.v.s. programmer som gir elektromagnetiske fenomener. Denne innflytelsen av gravitasjon merkes når den vertikale skalaen til det elektriske fenomenet er ganske storslått, og sky til jord lynet er nettopp et slikt fenomen. Gratis ladde partikler mellom et tordentro og bakken styres i henhold til en standardalgoritme: partikler med en ladning med samme navn med en overskytende ladning i den nedre delen av skyen blir "frastøtt" fra den, og partikler med en ladning som er motsatt av den ladningen,"Tiltrukket" for ham. Men tyngdekraften gjør at denne standardalgoritmen fungerer på en helt paradoksal måte. Tilstedeværelsen av gravitasjon fører til det faktum at for partikler atskilt med en tilstrekkelig stor høydeforskjell, er ikke samme navn eller ulikhet av ladninger en egenskap som er konstant i tid. Frekvensen som tegn på ladningen til denne partikkelen endres syklisk med hensyn til tegnet på overskuddsladningen avhenger av høydeforskjellen mellom overskuddsladningen i skyen og den gratis ladede partikkel. Følgelig opplever hver slik partikkel vekslende kraftpåvirkninger - "til skyen - fra skyen." Dette letter dannelsen av en ledningskanal for et lynnedslag, siden typen elektrisk nedbrytning av luft ikke er skred, men høyfrekvent (HF). Trinnvis oppbygging av ledningskanalen (trinnlederens bevegelse) finner også en naturlig forklaring.
Impotensen av tradisjonelle tilnærminger
Til nå er det ingen rimelig forklaring på hvordan lynet oppstår ved eksisterende elektriske feltstyrker.
Frenkel, etter å ha illustrert den skarpe utilstrekkigheten til det elektriske feltstyrken for et skrednedbrytning av luft mellom et tordenvær og bakken, fremmet en hypotese om at spissen til det voksende sammenbruddet er en styrkeforsterker - på grunn av den sterke feltinhomogeniteten nær spissen. Til tross for den eksterne sannsynligheten for denne modellen, har den, etter vår mening, en alvorlig ulempe. Spissen forbedrer feltstyrken når det er en overskytende ladning på denne spissen. Men som vi vil se nedenfor, blir kanalen med ionisert luft dannet under forhold når ladningene fra skyen ennå ikke har klart å gå videre til slutten av denne kanalen, og det fremdeles ikke er noe ekstra lading i denne enden. Hvordan vokser denne kanalen hvis feltforsterkningen ikke fungerer ennå? Og hvor kommer den første delen av ledningskanalen fra,det første poenget? Dette er hva moderne forfattere skriver om det elektriske feltstyrkene i tordenværmiljø:”Det er tydelig at når lynet startes, bør det elektriske feltet være tilstrekkelig til å øke elektrontettheten som et resultat av påvirkningsjonisering. I luft med normal tetthet krever dette EJeg"30 kV / cm; i en høyde på 3 km over havet (dette er den gjennomsnittlige høyden på lynets start i Europa) - omtrent 20 kV / cm. Et så sterkt elektrisk felt har aldri blitt målt i et tordenvær. De høyeste tallene ble registrert under rakettlyding av skyer (10 kV / cm) … og når de flyr gjennom en sky av et spesielt utstyrt laboratoriefly (12 kV / cm). I umiddelbar nærhet av tordenvær, når du flyr rundt den i et fly, er det ment å være omtrent 3,5 kV / cm … Tall fra 1,4 til 8 kV / cm ble oppnådd i en rekke målinger lignende i metodikk. " Hvis disse tallene ikke er for høye, faller de fortsatt langt under verdien som kreves for et skrednedbrytning - selv der lynet starter. “Selv med megavolt-spenninger fra laboratoriegeneratorer vokser streamere bare opp til flere meter i luften. Spenninger i titalls megavolt,provoserende lynnedslag er i stand til å øke lengden på streamere, i beste fall, opp til titalls meter, men ikke opptil kilometer, som lynet vanligvis vokser over, "skriver forfatterne. De tilbyr en fantastisk vei ut av forbannelsen: "Det eneste som kan forhindres … forfallet av luftplasma i et svakt elektrisk felt er å heve temperaturen på gassen i kanalen … opp til 5000-6000K" - og så gir de fantastiske beretninger om hvordan temperaturen på solens overflate kunne ville bli oppnådd og opprettholdt i den dannende ledningskanalen - inntil hovedstrømmen støter. I dette tilfellet omgår forfatterne spørsmålet om hvordan luften ville gløde ved en så høy temperatur - tross alt observeres ingen intens glød ved den dannende ledningskanalen.som lynet vanligvis vokser på”- skriv forfatterne. De tilbyr en fantastisk vei ut av forbannelsen: "Det eneste som kan forhindres … forfallet av luftplasma i et svakt elektrisk felt er å heve temperaturen på gassen i kanalen … opp til 5000-6000K" - og så gir de fantastiske beretninger om hvordan temperaturen på solens overflate kunne ville bli oppnådd og opprettholdt i den dannende ledningskanalen - inntil hovedstrømmen støter. I dette tilfellet omgår forfatterne spørsmålet om hvordan luften ville gløde ved en så høy temperatur - tross alt observeres ingen intens glød ved den dannende ledningskanalen.som lynet vanligvis vokser på”- skriv forfatterne. De tilbyr en fantastisk vei ut av forbannelsen: "Det eneste som kan forhindres … forfallet av luftplasma i et svakt elektrisk felt er å heve temperaturen på gassen i kanalen … opp til 5000-6000K" - og så gir de fantastiske beretninger om hvordan temperaturen på solens overflate kunne ville bli oppnådd og opprettholdt i den dannende ledningskanalen - inntil hovedstrømmen støter. I dette tilfellet omgår forfatterne spørsmålet om hvordan luften ville gløde ved en så høy temperatur - tross alt observeres ingen intens glød ved den dannende ledningskanalen.det er for å heve temperaturen på gassen i kanalen … til 5000-6000K "- og så blir det gitt fantastiske oppsett om temaet for hvordan temperaturen på solens overflate kan nås og opprettholdes i den dannende ledningskanalen - inntil hovedstrømssjokket. I dette tilfellet omgår forfatterne spørsmålet om hvordan luften ville gløde ved en så høy temperatur - tross alt observeres ingen intens glød ved den dannende ledningskanalen. Dette er for å heve temperaturen på gassen i kanalen … til 5000-6000K "- og da blir det gitt fantastiske oppsett om temaet for hvordan temperaturen på Solens overflate kan nås og opprettholdes i den dannende ledningskanalen - inntil hovedstrømmen støter. Samtidig omgår forfatterne spørsmålet om hvordan luften ville gløde ved en så høy temperatur - tross alt observeres ingen intens glød ved den dannende ledningskanalen.
Salgsfremmende video:
Vi legger til at det tidligere var forsøk på å foreslå en mekanisme som ville spille en tilleggsrolle i dannelsen av ledningskanalen og lette skrednedbrytningen. Så Tverskoy gir en lenke til Kaptsov, som redegjør for teorien om Loeb og Mick. I følge denne teorien er det i hodet av den voksende ledningskanalen eksiterte ioner - med eksitasjonsenergier som overstiger atomerens ioniseringsenergier. Disse ionene avgir fotobølgelengder med kort bølgelengde som ioniserer atomene - noe som bidrar til dannelsen av ledningskanalen. Uten å benekte eksistensen av denne mekanismen, bemerker vi at her, igjen, blir den kinetiske energien til elektroner brukt på eksitering av ioner - som ellers vil gå direkte til ionisering av atomer. Indirekte ionisering, gjennom eksitering av ioner og utslipp av fotobølgelengder med kort bølgelengde, er mindre effektiv enn direkte ionisering ved elektronpåvirkning. Derfor letter ikke denne indirekte ioniseringen skrednedbrytning, men tvert imot kompliserer den, og gir energitap under dannelsen av et snøskred - spesielt hvis vi tar i betraktning at ioniserende fotoner, uten ladning, skal spre seg i alle retninger, og ledningskanalen vokser i foretrukket retning. Til slutt er det et faktum: "emitterte ioner" hjelper ikke lange streamere å danne under laboratorieforhold.
Men ikke bare er veksten av selve ledningskanalen et mysterium ved de eksisterende styrker av det elektriske feltet - diskontinuiteten i denne veksten, med betydelige pauser mellom suksessive oppbygginger, forblir ikke mindre et mysterium. Schonland skriver: “Pausens lengde mellom påfølgende trinn for en trappet leder varierer overraskende lite … I 90% av de mange lederne som er studert, faller den i området mellom 50 og 90 m sek. Derfor er det vanskelig å godta en forklaring på pausen som ikke inkluderer en grunnleggende gassutladningsmekanisme. Dermed kan pausen neppe knyttes til noen egenskap ved ladningen i skyen, som mater lederen, siden dette skulle gi et bredt spekter av pauser fra flash til flash. Av samme grunn bør enhver tolkning kastes.basert på svingninger i kanalen mellom skyen og lederens spiss eller på impulser som beveger seg langs denne kanalen. Fra slike forklaringer øker varigheten av pausen etter hvert som kanalens lengde vokser, men en slik økning blir ikke observert”(vår oversettelse). Men en rimelig forklaring av pausene, basert på "gassutladningsmekanismen av grunnleggende karakter", er ennå ikke foreslått. Human skriver: "For å villede leseren fullstendig, i litteraturen om lynets" teori ", blir laboratoriedata, hvorav mange er motstridende, ofte ekstrapolert for å" forklare "lynets fenomener. Den generelle beklagelige tilstanden er illustrert ved forskjellige teorier fra trinnlederen … I de fleste litterære kilder om ordets lynFra slike forklaringer øker varigheten av pausen etter hvert som kanalens lengde vokser, men en slik økning blir ikke observert”(vår oversettelse). Men en rimelig forklaring av pausene, basert på "gassutladningsmekanismen av grunnleggende karakter", er ennå ikke foreslått. Human skriver: "For å villede leseren fullstendig, i litteraturen om lynets" teori ", blir laboratoriedata, hvorav mange er motstridende, ofte ekstrapolert for å" forklare "lynets fenomener. Den generelle beklagelige tilstanden er illustrert ved forskjellige teorier fra trinnlederen … I de fleste litterære kilder om ordets lynFra slike forklaringer øker varigheten av pausen etter hvert som kanalens lengde vokser, men en slik økning blir ikke observert”(vår oversettelse). Men en rimelig forklaring av pausene, basert på "gassutladningsmekanismen av grunnleggende karakter", er ennå ikke foreslått. Human skriver: "For å villede leseren fullstendig, i litteraturen om lynets" teori ", blir laboratoriedata, hvorav mange er motstridende, ofte ekstrapolert for å" forklare "lynets fenomener. Den generelle beklagelige tilstanden er illustrert ved forskjellige teorier fra trinnlederen … I de fleste litterære kilder om ordets lyn“For å villede leseren fullstendig, i lynteori-litteraturen, blir laboratoriedata, hvorav mange er motstridende, ofte ekstrapolert for å” forklare”lynfenomener. Den generelle beklagelige tilstanden er illustrert ved forskjellige teorier fra trinnlederen … I de fleste litterære kilder om ordets lyn“For å villede leseren fullstendig, i lynteori-litteraturen, blir laboratoriedata, hvorav mange er motstridende, ofte ekstrapolert for å” forklare”lynfenomener. Den generelle beklagelige tilstanden er illustrert ved forskjellige teorier fra trinnlederen … I de fleste litterære kilder om ordets lyn pilotleder og streamer erstatter forklaringer på den fysiske betydningen av fenomener. Men å nevne betyr ikke å forklare. " Til slutt, her er enda et sitat: “Tallrike hypoteser om trinnledermekanismen er så ufullkomne, overbevisende og ofte bare latterlige at vi ikke en gang vil diskutere dem her. I dag er vi ikke klare til å tilby vår egen mekanisme.
Dette er kort sagt de moderne vitenskapens syn på lynets fysikk. La oss nå presentere en alternativ tilnærming.
Hvordan tyngdekraften forstyrrer elektromagnetiske fenomener
Dynamikken i frie ladninger er godt studert for tilfeller der de involverte ladede partikler har omtrent det samme gravitasjonspotensialet. Men hvis de involverte partiklene er tilstrekkelig vidt spredt langs høyden, viser det seg at dynamikken i frie ladninger er radikalt forskjellig.
I følge konseptet om den "digitale" fysiske verden er en elementær elektrisk ladning ikke en energikarakteristikk, og er bare et merke for en partikkel, en identifikator for programmer som gir elektromagnetiske fenomener. Ladingsetiketten for en partikkel er fysisk implementert ganske enkelt. Den representerer kvantepulsasjoner ved elektronfrekvensen f e, hvis verdi bestemmes av de Broglie-formelen hf e = m e c 2, hvor h er Plancks konstant, m eer massen til et elektron, c er lysets hastighet. Det positive eller negative tegnet på en elementær ladning bestemmes av fasen av kvantepulsasjoner ved elektronfrekvensen: pulsasjoner som identifiserer ladninger av ett tegn er i fase, men de er antifase til pulsasjoner som identifiserer ladninger av et annet tegn.
Det er tydelig at bare krusninger som har samme frekvens hele tiden kan være nøyaktig i fase eller antifase. Hvis frekvensene til de to pulsasjonene er forskjellige, endres deres faseforskjell med tiden, slik at tilstandene for deres fase og antifase blir vekselvis gjentatt ved differansefrekvensen.
La oss nå huske at gravitasjon, i henhold til vår modell, er organisert på en slik måte at massene av elementære partikler og de tilsvarende frekvensene for kvantepulsasjoner avhenger av gravitasjonspotensialet - og øker når de stiger langs den lokale vertikale. Så for nærjordet rom, er forholdet gyldig.
hvor R er avstanden til jordens sentrum, er f ¥ frekvensen av kvantepulsasjoner "ved uendelig", G er gravitasjonskonstanten, M er jordens masse, c er lysets hastighet.
Når vi sammenligner kriteriet for å identifisere ladningers samme navn-ulikhet og avhengigheten av elektronfrekvensen av gravitasjonspotensialet, får vi paradoksale konsekvenser. Elektronfrekvensene til partikler med samme gravitasjonspotensial er de samme, derfor må motsatte ladninger som ligger i samme høyde alltid ha samme navn, og de samme ladningene må ha samme navn. Men en annen situasjon bør finne sted for to partikler atskilt med høydeforskjellen DH. Den relative forskjellen mellom deres elektroniske frekvenser, som følger fra (1), er
hvor g er den lokale tyngdens akselerasjon, f e = 1,24 x 10 20 Hz er den lokale verdi for elektron frekvens. For disse to partiklene gjentas tilstandene i-fase og antifase av elektroniske pulsasjoner syklisk, og repetisjonsperioden er 1 / D f e. Dette betyr at for programmer som kontrollerer ladede partikler, bør ladningene til våre to partikler, i forhold til hverandre, vekselvis vise seg å ha samme navn, i motsetning til det.
En slik tilnærming motsier ved første øyekast begrepet det absolutte tegnet på elementærladningen som ligger i en bestemt partikkel. Men denne motsetningen er åpenbar. Et elektron i hvilken som helst høyde oppfører seg derfor som eieren av en elementær negativ ladning, fordi for hvert gravitasjonspotensial, i tillegg til verdien av elektronfrekvensen, er to aktuelle motsatte faser av pulseringer på denne frekvensen programmert, og setter to tegn på den elektriske ladningen - og strømfasen av pulseringen for elektronet tilsvarer alltid en negativ ladning. I denne forstand er det negative tegnet på elektronladningen absolutt. Byttebarheten til ladningstegnene er av relativ karakter, og manifesterer seg i par gratis ladede partikler, som er tilstrekkelig fordelt i høyden.
Før du forklarer hva "tilstrekkelig høydeavstand" betyr, må du være oppmerksom på at under forhold med en vertikal gradient av elektronfrekvens, selv med en ubetydelig høydeforskjell som skiller to elektroner, varierer elektronfrekvensene deres, og faseforskjellen til elektronpulseringene deres endrer seg over tid. Hvis for et par slike elektroner samme navn-mangfoldighet av ladninger i forhold til hverandre bare ville finne sted på øyeblikkene med nøyaktig fase-antifase av deres elektroniske pulsasjoner, ville deres gjensidige "frastøtningsattraksjon" bare bli gitt på disse separate øyeblikkene av tiden. Så med en høydeforskjell på 1 cm, ville to elektroner "føle" hverandre i en kort periode med en periodisitet, ifølge (2), på omtrent 7 ms. Og dette blir ikke observert i erfaring: de "føler" hverandre konstant.
Av dette konkluderer vi: spesielle tiltak er tatt for å sikre at ladede partikler, som har forskjellige gravitasjonspotensialer og har forskjellige elektroniske frekvenser, kontinuerlig viser ladningene i forhold til hverandre. Det er logisk å anta at den samme navn-ulikheten i ladningene ikke bestemmes for nøyaktig fase-antifase av elektroniske pulsasjoner, men for bredere fasekorridorer. Ladninger anses nemlig å være av samme navn hvis faseforskjellen til de tilsvarende kvantepulsasjonene ved elektronfrekvensen faller innenfor intervallet 0 ± (p / 2) - og i motsetning til om denne faseforskjellen faller innenfor intervallet p ± (p / 2). Som et resultat av en slik definisjon av ladningene med samme navn-ulikhet, vil praktisk talt alle ladede partikler lokalisert i forskjellige høyder konstant dekkes av programkontrollen,ansvarlig for elektromagnetiske fenomener.
Men som det ser ut til for oss, er driften av disse programmene forenklet radikalt ved å eliminere behovet for å utarbeide gjensidige forandringer i tegn på ladninger atskilt med små høydeforskjeller. For dette, gjennom programvaremanipulering av fasene av kvantepulsasjoner ved elektroniske frekvenser, er tilstøtende horisontale lag organisert - med en tykkelse på omtrent flere titalls meter - der disse pulsasjonene til tross for en liten frekvensspredning forekommer kvasi-i-fase. I hvert av disse lagene, som vi vil kalle kvasi-fase-lag, er den nåværende fase av pulseringer i høyden av lagets sentrum referansen, og pulseringer som forekommer over og under midten av dette laget, pulses i fase, slik at de forblir i 0 ± (p / 2) med pulseringer i midten av laget - som vist skjematisk i fig. 1. Slike fasemanipulasjoner bryter ikke med frekvensgradienten som gir gravitasjon, men de setter en konstant enhetlighet av ladningene for alle frie elektroner lokalisert i ett kvasi-i-faselag. Samtidig forekommer sykliske forandringer med samme navn-ulikhet av ladninger i frie elektroner bare for de av dem som er i forskjellige lag med kvasi-i-fase - med en frekvens som er lik forskjellen mellom elektroniske frekvenser i høydene i midten av disse lagene.lik forskjell på elektroniske frekvenser i høydene på midten av disse lagene.lik forskjell på elektroniske frekvenser i høydene på midten av disse lagene.
Figur: 1
Hvis modellen vår er riktig, bør den overskytende plassladningen i atmosfæren, som ligger i ett lag med kvasi-i-fase, føre til sykliske kraftvirkninger "opp og ned" på den gratis ladede partikkelen under den. Hvis området med overflødig ladning dekker flere lag med kvasi-i-fase, bør ladningene til hvert lag føre til en effekt på sin egen frekvens - og frekvensspekteret av den totale effekten bør følgelig være bredere. Da skal statiske romladninger i atmosfæren - bare av deres tilstedeværelse - generere bredbåndstøy i elektronisk utstyr, og spesielt effektivt i radiomottaksutstyr. Så når den øvre grensen for overladningsområdet er 3 km over radiomottakeren, er den øvre frekvensen av støybåndet som kan genereres i mottakerenskal være rundt 40 MHz. Er det slike lyder i praksis?
Det oppstår støy
Det er veldig kjent at radiomottak ved medium og spesielt ved lange bølgelengder blir forstyrret, i tillegg til den såkalte. plystrende atmosfære og andre karakteristiske forstyrrelser, som akustisk manifesterer seg som støy (rasling) og knitrende. Disse forstyrrelsene øker kraftig når et lokalt tordenvær nærmer seg og svekkes når det går tilbake, men det er tydelig at de ikke er forårsaket av lokale lynutslipp. Faktisk, med en pulserende karakter, gir individuelle utslipp henholdsvis separate kortsiktige forstyrrelser - mens støyen det gjelder er preget av kontinuitet i tid. En genial forklaring, som ble inkludert i nesten alle lærebøker, erklærer at støyen er et resultat av lynutslipp som forekommer over hele kloden på en gang - tross alt, ifølge noen anslag, slår rundt 100 lyn jordens overflate hvert sekund. Men et latterlig spørsmål er fortsatt åpent om hvorfor forstyrrelser på grunn av lyn, fjernt i store avstander, øker kraftig når en lokal tordenvær nærmer seg.
Radioamatørers rike opplevelse kan suppleres med den triste opplevelsen av luftfartøyer. Instruksjoner og ordrer regulerer mannskapets handlinger når flyet kommer inn i sonen for økt elektrisk atmosfærisk elektrifisering - på grunn av faren for skade på flyet ved utladning av statisk elektrisitet. Begrepet "skade på fly ved elektriske utladninger utenfor sonene i tordenvær aktivitet" er typisk her. I en betydelig prosentandel av tilfellene, spesielt i den kalde årstiden, dannes det faktisk soner med økt atmosfærisk elektrifisering i fravær av tordenvær, og hvis romladningsregionene ikke har uttalte grenser, gir de ikke opphav til fakler på skjermene til ombord og bakkeradarer. Da blir ikke flyets treff i sonen for økt elektrifisering av atmosfæren forutsagt, men bestemmes faktisk av pilotene, hvor det viktigste tegnet er utseendet til sterk radioforstyrrelse,som fremstår igjen som støy og knitring i pilotenes hodetelefoner. Årsaken til denne støyen og knitringen er den sterke elektrifiseringen av flyet, d.v.s. meravgift på den. Det kan antas at utladning av statisk elektrisitet fra flyet (corona) genererer støy og knitring i det brukte radiofrekvensbåndet. Men husk at helt like lyder og sprekker - i helt like forhold med økt elektrifisering av atmosfæren - også produseres av bakkebaserte radiomottakere, hvorav det er upassende å snakke om sterk elektrifisering.at helt analoge lyder og sprekker - i helt analoge forhold med økt elektrifisering av atmosfæren - også gis av bakkebaserte radiomottakere, hvorav det er upassende å snakke om sterk elektrifisering.at helt analoge lyder og sprekker - i helt analoge forhold med økt elektrifisering av atmosfæren - også gis av bakkebaserte radiomottakere, hvorav det er upassende å snakke om sterk elektrifisering.
Når vi sammenligner erfaringen fra radioamatører og luftfartøyer, kommer vi frem til at hovedårsaken til ovennevnte støy både i bakken og ombord utstyr er faktisk den samme, og at denne grunnen er ukjent for vitenskapen, og ikke har sammenheng med lynutslipp i hele kloden, og heller ikke med elektrifisering av flyet. Vi forbinder denne grunnen med lokale volumetriske ladninger i atmosfæren, hvis bare tilstedeværelse er tilstrekkelig for vekslende kraftvirkninger på frie ladede partikler, i henhold til mekanismen ovenfor.
Om strømmen til elektronene langs en lang vertikal leder
Hvis den ovennevnte modellen er riktig for frekvensfaseadferden til kvantepulsasjoner i frie elektroner fordelt på høyden, mister de tradisjonelle konseptene om potensialforskjellen - for elektriske fenomener som involverer store høydeforskjeller, mister du betydningen. La for eksempel en vertikal leder strekke seg gjennom flere lag med kvasi-i-fase. Da gir det ingen mening å si at det blir brukt en konstant potensiell forskjell i endene. Hva slags konstant potensiell forskjell kan vi snakke om hvis tegnene på elektronladningene i de øvre og nedre ender av lederen viser seg å ha samme navn, i motsetning til - med en frekvens på, for eksempel, 1 MHz? I dette tilfellet er det riktig å snakke ganske enkelt om konsentrasjonen av en overskytende mengde elektroner i en av endene av lederen - dvs. bruke det konseptuelle apparatet,som logikken i programmene bygger på, som eliminerer den nevnte inhomogeniteten i ladningsfordelingen, og flytter overflødig elektroner langs lederen.
Men selv når du bruker riktig terminologi, kreves det en forklaring: hvordan for eksempel fungerer kraftledninger mellom punkter med store høydeforskjeller - d.v.s. hvordan strømmen til elektroner (spesielt konstant) går gjennom en leder, i de nærliggende seksjonene hvor ladningene til elektronene ikke alltid har samme navn, men bytter mellom tilstander med samme navn og motsatt navn ved radiofrekvensen.
La oss vurdere tilfelle av en slik lengde på en vertikal leder hvor tyngdekraksjonsgasseren kan betraktes som konstant. Så som det kan antas, er tykkelsene til de involverte kvasi-fase fasene de samme, og derfor er forskjellene df e mellom frekvensene til referansepulsasjonene i de tilstøtende lag de samme. Med like p bredder på fasekorridorene, som gir identifikasjon av den samme eller motsatte ladning (se over), vil to tilstander i lederen erstatte hverandre med en periodisitet på 1 / df e. Nemlig at halvperioden vil vare gjennom samme navn på elektronladningene i alle lag, og de andre halvtidsskiltene på elektronladningene vil veksle fra lag til lag - i dette tilfellet kan noen av lagene tas som referanse.
Vi er interessert i spørsmålet: Hvis vi for eksempel opprettholder et konstant overskudd av elektroner i den øvre enden av lederen vår, hva vil da være arten av den resulterende strømmen til elektroner i lederen? Ved tidsintervaller med ladingens ende-til-ende-identitet er det åpenbart at elektroner vil bevege seg nedover langs hele lederen. Ved tidsintervaller med vekslende tegn på elektronladninger, vil situasjonen være mer komplisert. I lag der ladningene til elektroner vil ha samme navn med den overskytende ladningen øverst, vil elektroner bevege seg nedover, og i lag der de vil være motsatt, vil de bevege seg oppover. Merk at strømmen til "negative" elektronene nedover og strømmen til "positive" elektronene oppover er ekvivalente. Og enhver detektor vil oppdage, i vårt problem, den samme likestrømmen hvor som helst i lederen - hvis vi neglisjerer kondens og rarefaksjon av frie elektroner,som vil bli oppnådd i kryssene av lagene for hvert tidsintervall med lag-for-lag vekslende ladningstegn. Og disse kondens-sjeldne reaksjonene vil faktisk være ubetydelige, siden hastigheten for fremrykk av elektroner i ledere, selv med sterke strømmer, bare er noen få centimeter per sekund.
Således påvirker avviket i tegnene på ladningene til elektroner, som vår modell snakker om, praktisk talt ikke prosessen med å bevege overflødig elektroner langs en lang vertikal leder. Men lynet slår gjennom luft, som under normale forhold ikke er en leder. For at et lynnedslag skal bli mulig, må det ledes en ledningskanal i luften, dvs. kanal med tilstrekkelig høy grad av ionisering.
Hvordan forhold for høyfrekvent nedbrytning av luft skapes under et tordenvær
I den nedre delen av tordenværskyen, fra hvilken dannelsen av en ledningskanal for et lynnedslag begynner, konsentreres en overskytende ladning - som regel negativ. Den vertikale lengden på konsentrasjonsområdet for denne ladningen kan være 2-3 km.
Det ser ut til at denne kraftige konsentrasjonen av ladning skulle forårsake en elektrisk drift av gratis ladede partikler, som er til stede i små mengder i den ugjennomtrengelige luften mellom skyen og bakken. Statisk kraftvirkning på frie elektroner ville være mer effektiv enn på ioner - i sammenligning med hvilke elektronene har mindre inertitet og høyere mobilitet. Men i litteraturen om atmosfærisk elektrisitet fant vi ikke noe omtale av driv av atmosfæriske elektroner under et tordenvær til bakken - og dette drivet kunne ikke gå upåaktet hen. Og ingen av forfatterne stilte spørsmålet: hvorfor er det ingen slik drift?
Vår modell forklarer lett dette paradokset ved at den kraftige konsentrasjonen av ladningen i atmosfæren ikke fører til en statisk krafteffekt på de gratis ladede partiklene under, men til et vekslende tegn - dessuten i et bredt frekvensbånd bestemt av den vertikale lengden på ladningskonsentrasjonen. Med en slik påvirkning, i den resulterende bevegelsen av atmosfæriske elektroner er det ingen komponent som tilsvarer en likestrøm - som i en leder med overskuddsladning i den ene enden - disse elektronene opplever bare en høyfrekvent "humpete".
Men denne "ujevnhet" av atmosfæriske elektroner sikrer etter vår mening dannelsen av en ledningskanal for et lynnedslag. Hvis den kinetiske energien fra frie elektroner som et resultat av høyfrekvent eksponering er tilstrekkelig for påvirkning ionisering av luftatomer, oppstår det et elektrodeløst høyfrekvensbrudd. Det er velkjent at HF-sammenbrudd skjer med mye lavere feltstyrker enn skrednedbrytning, alt annet er likt. Dette forklarer mysteriet om dannelsen av en ledningskanal for et lynnedslag ved spenninger som langt fra er tilstrekkelig for et skrednedbrudd.
Det er relevant å legge til at N. Tesla sjokkerte sine samtidige med opptoget av lange utladninger i luften, forårsaket av ham kunstig - han ble til og med kalt "lynets herre." Det er kjent at Teslas hemmelighet ikke bare besto i bruk av veldig høye spenninger, men også i vekslingen av disse spenningene, ved frekvenser av titalls kHz og høyere. Dermed var typen luftnedbrytning i Teslas lyn utvilsomt høyfrekvent.
Men la oss gå tilbake til HF-sammenbruddet av luft, som danner ledningskanalen for et sky-til-bakken lynnedslag. Det er klart at med samme tetthet av frie elektroner i hele høyden mellom skyen og bakken, vil HF-sammenbruddet først av alt skje der elektronene på grunn av HF-handlingen har den maksimale kinetiske energien. Mellom skyen og bakken viser energien fra atmosfæriske elektroner seg å være maksimal i regionen rett ved siden av "bunnen" av skyen: for det første er det den maksimale intensiteten for HF-eksponering, og for det andre er lufttettheten minimal der, noe som favoriserer akselerasjonen av elektronene. Det er grunnen til at HF-sammenbruddet i vårt tilfelle starter fra bunnen av tordenværet. Men den spirer ikke på en gang til hele høyden mellom skyen og bakken - den spirer bare lengden på ett trinn på “trinnlederen”.
Hva bestemmer lengden på ledertrinnet
Så ledningskanalen for en lyn-til-bakken lynnedslag begynner å vokse fra området ved siden av "bunnen" av tordenværet. Det ser ut til at HF-sammenbruddet som utvikler seg fra skyen til bakken, kunne vokse ledningskanalen på en gang for hele lengden som intensiteten av HF-eksponeringen tillater - denne intensiteten vil være nok til å sikre den nødvendige graden av luftionisering. Men denne tilnærmingen tar ikke hensyn til de spesifikke forholdene som eksisterer ved grensene for de kvasi-innfasede lagene.
La oss faktisk se på et fritt elektron, som på akselerasjonsstadiet av RF-handlingen krysser grensen mellom tilstøtende kvasi-fase-lag. Hvis det i det øyeblikket vi krysser grensen i de nærliggende lagene er det samme navnet på ladningene til elektroner, vil ikke noe spesielt skje med elektronet vårt - det akselererende stadiet av HF-påvirkningen vil fortsette. Men hvis overgangen til grensen faller på forskjellen i ladningene til elektroner i nabosjikt, vil resultatet av en slik overgang av grensen være en umiddelbar faseinversjon av HF-effekten: det akselererende trinnet vil bli erstattet av et retarderende. I dette tilfellet vil ikke elektronet kunne oppfatte HF-effekten i sin helhet, i motsetning til elektronene som svinger i ett kvasi-i-fase lag eller krysser grensen mellom dem når elektronladningene i dem har samme navn.
Det følger av dette at ved grensene mellom tilgrensende kvasi-i-faselag er det grenselag der noen av de frie elektronene har kinetiske energier som er mye lavere enn det som er gitt av RF-handlingen for de gjenværende elektronene. Siden den reduserte kinetiske energien til et elektron også betyr dens reduserte evne til å ionisere luft, reduseres ioniseringseffektiviteten i grenselagene - omtrent med halvparten. Derfor er det stor sannsynlighet for at HF-sammenbruddet, etter å ha nådd området med redusert ioniseringseffektivitet i grenselaget, ikke vil være i stand til å passere gjennom dette området, og utviklingen av HF-nedbrytningen vil stoppe der.
Da bør trinnene til det overveldende flertallet av trinnlederne begynne og slutte ved grenselagene mellom lagene med kvasi-fase. Og etter gjennomsnittslengden på ledertrinnet kan man bedømme tykkelsen på de kvasi-innfasede lagene - ved å ta i betraktning at hvis ett trinn faller på ett kvasi-innfaselag, så skulle trinnlengden øke når trinnet avviker fra den vertikale retningen. Dessverre fant vi ingen data i litteraturen som vil tillate oss å bekrefte eller tilbakevise avhandlingen om økningen i lengden på ledertrinnet når den avviker fra det vertikale. Imidlertid er det indikasjoner på at nesten horisontalt lineært lyn dannes mer fritt - uten de stive begrensningene for lengden på ledertrinnene, som er på plass for "sky-til-bakken" lyn. Til tross for at lengden på lynet til "sky-til-bakken" i gjennomsnitt er 2-3 km, "er lynets lengde,det som skjedde mellom skyene, nådde 15-20 km og enda mer.
Hvis vårt resonnement er riktig, bør tykkelsen på de kvasi-fase fasene være litt mindre enn gjennomsnittlig lengde på ledertrinnet. Ulike forfattere gir litt forskjellige verdier for den gjennomsnittlige trinnlengden - som en omtrentlig verdi vil vi kalle tallet 40 m. Hvis dette tallet ikke er langt fra sannheten, så vil vi ikke ta mye feil hvis vi kaller verdien 30 m som en omtrentlig verdi for tykkelsen på de kvasi-i-fase lagene.
Hva som skjer i pausene mellom oppbyggingen av ledningskanalen
Erfaringen viser at etter neste oppbygging av ledningskanalen med lengden på et trinn av lederen - som tar omtrent 1 ms - er det en pause før du bygger opp neste trinn; disse pausene varer omtrent 50 ms. Hva skjer i løpet av disse pausene?
Svaret antyder seg selv: under disse pausene beveger frie elektroner seg fra skyen langs hele den dannede ledningskanalen, med fylling av en ny forstørret seksjon til sin helt ende, slik at konsentrasjonen av overskytende elektroner i denne enden er tilstrekkelig for nedbrytning av grenselaget mellom tilstøtende kvasi-fase fas. Vi finner bekreftelse på avhandlingen om fremskritt av elektroner langs ledningskanalen i pausene mellom oppbygging av ledertrappen i Schonland, som skriver om sammenfallet av hastigheten til trinnlederen med drivhastigheten til frie elektroner - gitt luftens tetthet og elektrisk feltstyrke. Her snakker Shonland om gjennomsnittsfarten til en trappet leder, men denne lederen avanserer med korte kast, og overveldende resten av tiden han "hviler". Og hvis den resulterende gjennomsnittshastigheten til trinnlederen er lik hastigheten på elektronfremføring, betyr dette at elektroner beveger seg langs de nye voksende seksjonene i ledningskanalen nøyaktig i løpet av de følgende pausene - tross alt, med deres drivhastighet, ville de rett og slett ikke ha tid til å gå videre langs den nye delen under dannelsen.
Og faktisk, HF-sammenbruddet danner en ny seksjon av ledningskanalen bare gjennom en økning i graden av luftionisering i den - antallet frie elektroner og positive ioner øker, men forblir lik med hverandre. Derfor er det til å begynne med ingen overskuddsladning i den nye delen av ledningskanalen - og det tar tid for innstrømningen. Derfor er vår mening at Frenkel-modellen for feltforsterkning på spissen av det økende sammenbruddet ikke fungerer. For en slik forbedring av feltet kreves en overskytende ladning på spissen. Men vi ser at oppbyggingen av ledningskanalen skjer i mangel av overskuddsladning på spissen av det voksende sammenbruddet - disse overskuddsladningene strømmer inn med en betydelig forsinkelse.
La oss understreke at det er modellen for bevegelse av elektroner fra skyen langs ledningskanalen under pauser mellom suksessive oppbygginger av denne kanalen som gir det enkleste og logiske svaret på spørsmålet om hvordan en høy grad av ionisering opprettholdes i kanalen under disse pausene - når mekanismen som ga hurtig sammenbrudd, kan ikke lenger takle tapet av ioner som et resultat av rekombinasjon og diffusjon. Etter vår mening er det forskuddet på overskytende elektroner som skaper ytterligere ioner gjennom støtionisering og dermed bidrar til å opprettholde ledningstilstanden i kanalen.
Vi legger til at bevegelsen av frie elektroner i pausene mellom oppbyggingen av ledningskanalen ikke bare skjer langs kanalen som når bakken og gjennom hvilken hovedstrømssjokk vil oppstå, men også langs alle de forgrenede blindveikanalene. Dette fremgår visuelt av den fullstendige likheten i veksten av mange kanaler på en gang - når det ennå ikke er klart hvilken av dem som vil være kanalen for det største strømstøtet.
Hovedstrømssjokk
Når ledningskanalen mellom tordenhulen og bakken er fullstendig dannet, oppstår hovedstrømsjokket (eller flere strømstøt) langs den. Noen ganger i litteraturen kalles hovedstrømsjokket ekstremt uten hell et reversstrømsjokk eller omvendt utladning. Disse begrepene er misvisende og gir inntrykk av at elektroner i en omvendt utladning beveger seg i motsatt retning fra den der ledningskanalen vokste og der de beveget seg mens den vokste. Faktisk, i en "omvendt utladning", beveger elektroner seg i en "frem" retning, og beveger seg ut av skyen - dvs. fra området med overdreven konsentrasjon - på bakken. "Omvendt" av denne utladningen manifesterer seg utelukkende gjennom sin observerte dynamikk. Faktum er at rett etter dannelsen av en ledningskanal mellom skyen og bakken,fylt med overskytende elektroner, utvikler hovedstrømssjokket på en slik måte at først og fremst begynner elektronene å bevege seg i kanalseksjonene nærmest bakken, deretter - i høyere seksjoner, etc. I dette tilfellet beveger kanten av sonen for intens luminescens, som er generert av disse kraftige bevegelsene av elektron, fra bunn til topp - noe som gir andre forfattere en grunn til å snakke om "omvendt utladning".
Gløden under det største nåværende sjokket har interessante funksjoner. Så snart lederen når jorden, oppstår det viktigste utslippet og sprer seg fra jorden til skyen. Hovedutladningen er mye mer intens når det gjelder luminescens, og det har blitt observert at når hovedutladningen beveger seg oppover, avtar denne luminescensen, spesielt når den passerer gjennom forgreningspunktene. En økning i glødet ble aldri observert da utslippet beveget seg oppover. Vi forklarer disse funksjonene ved at elektronstrømmen i hovedledningskanalen, som strekker seg fra skyen til bakken, blir matet av elektronstrømmene fra blindvei-grener - akkurat som en elv blir matet av strømmer som strømmer inn i den. Disse strømningene, som mater det gjeldende sjokket i hovedkanalen, er virkelig "revers":elektronene går deretter tilbake fra blindveiene til hovedkanalen.
Videoopptak av en sky-til-bakken lynnedslag i sakte film er fritt tilgjengelig på Internett. De viser tydelig, ved en svak forplantende glød, dynamikken i fremrykket av elektroner langs de voksende ledningskanalene - med rikelig forgrening. Til slutt oppstår et sterkt lysende utslipp langs hovedkanalen, først ledsaget av en glød i sidegrenene - som dør ut mye raskere enn gløden i hovedkanalen, siden elektroner fra skyen nå ikke kommer inn i sidegrenene, men beveger seg langs hovedkanalen ned i bakken.
Konklusjon
Vi hevder ikke å fullstendig dekke fenomenene som oppstår når lynet streiker. Vi har bare vurdert tilfellet med en typisk sky-til-bakken lineær lyn. Men for første gang har vi gitt en systemisk forklaring av fysikken til slik lyn. Vi har løst gåten om selve muligheten for lyn ved elektriske feltstyrker som langt fra er tilstrekkelige for et skrednedbrytning av luft - tross alt viser det seg at sammenbruddet her ikke er snøskred, men høyfrekvent. Vi har navngitt årsaken til dette RF-sammenbruddet. Og vi forklarte hvorfor dette sammenbruddet spirer i suksessive segmenter, med betydelige pauser mellom dem.
Alle disse forklaringene viste seg å være direkte konsekvenser av ideene våre om elektrisitetens art og om gravitasjonsorganiseringen - men med noen klargjørende forutsetninger. Nøkkelrollen ble spilt av ideen om organiseringen av gravitasjon, fordi lyn fremstår for oss som et gravitasjonselektrisk fenomen. Påfallende viser det seg at lynet mellom et tordenvær og jorden viser seg å være et viktig bevis på riktigheten av to grunnleggende begreper i den "digitale" fysiske verden på en gang, om essensene elektrisitet og gravitasjon - når alt kommer til alt finner lynet en rimelig forklaring på grunnlag av å sy disse to begrepene.
Vi legger til at den ovennevnte fysikken til lineær lyn mellom et tordenvær og jorden kan tjene som et utgangspunkt for å forklare arten av andre typer lyn. For eksempel kan regelmessigheten av arrangementet av lag med spesielle betingelser for luftionisering spille en nøkkelrolle i dannelsen av den såkalte. glidelås med perler.
Forfatter: A. A. Grishaev, uavhengig forsker
