Introduktion
Ett välkänt fenomen, lynnedslag mellan åska och marken, tros vara rent elektriskt. Det antas att mekanismen för bildning av en sådan blixt är i allmänna termer samma som mekanismen för bildandet av en lång gnista, nämligen: en lavinnedbrytning av luft vid en elektrisk fältstyrka.
Blixtsprutning skiljer sig emellertid grundläggande från lång gnista. Först bildas ledningskanalen för ett blixtnedslag under förhållanden då det elektriska fältstyrkan är mycket mindre än det som krävs för en snöskrednedbrytning. För det andra bildas denna kanal inte på en gång för hela längden mellan molnet och marken, utan genom successiva uppbyggnader - med betydande pauser mellan dem. Inom ramen för traditionella tillvägagångssätt har båda dessa omständigheter ännu inte hittat rimliga förklaringar, därför är även hur blixt i princip möjligt är ett mysterium.
I den här artikeln kommer vi att försöka fylla dessa luckor. Vi kommer att försöka visa att tyngdekraften spelar en viktig roll för att säkerställa möjligheten till en elektrisk urladdning mellan åska och jord. Gravitationsrollen här är naturligtvis inte i gravitationseffekten på fri laddade partiklar, utan i påverkan på driften av programmen som kontrollerar beteendet hos dessa partiklar, d.v.s. program som tillhandahåller elektromagnetiska fenomen. Detta gravitationspåverkan kännas när den vertikala skalan för det elektriska fenomenet är ganska grandiost och moln till jord blixt är just ett sådant fenomen. Gratis laddade partiklar mellan åska och marken styrs enligt en standardalgoritm: partiklar med en laddning med samma namn med en överskottsladdning i den nedre delen av molnet "avvisas" elektriskt från den, och partiklar med en laddning som är motsatt till den laddningen,"Tilldraget" till honom. Men gravitationen gör att denna standardalgoritm fungerar på ett helt paradoxalt sätt. Närvaron av gravitation leder till det faktum att för partiklar separerade med en tillräckligt stor höjdskillnad är samma namn eller olika laddningar inte en egenskap som är konstant i tid. Frekvensen med vilken tecknet på laddningen för denna partikel förändras cykliskt med avseende på tecknet på överskottsladdningen beror på höjdskillnaden mellan överskottsladdningen i molnet och den gratis laddade partikeln. Följaktligen upplever varje sådan partikel växlande kraftpåverkan - "till molnet - från molnet." Detta underlättar bildandet av en ledningskanal för ett blixtnedslag, eftersom typen av elektrisk nedbrytning av luft inte är lavin, utan högfrekvens (HF). Den stegvisa uppbyggnaden av ledningskanalen (stegledarens rörelse) finner också en naturlig förklaring.
Impotensen av traditionella tillvägagångssätt
Hittills finns det ingen rimlig förklaring av hur blixtnedbrytning sker vid de befintliga styrkorna i det elektriska fältet.
Frenkel, efter att ha illustrerat den bländande bristen på det elektriska fältstyrkan för en lavinfördelning av luft mellan ett åska och marken, framförde en hypotes om att spetsen till den växande nedbrytningen är en styrkaförstärkare - på grund av den starka fältinhomogeniteten nära spetsen. Trots den externa sannolikheten för denna modell har den enligt vår mening en allvarlig nackdel. Spetsen förbättrar fältstyrkan när det finns en överskottsladdning på denna spets. Men som vi ser nedan bildas kanalen med joniserad luft under förhållanden då laddningarna från molnet ännu inte har lyckats gå vidare till slutet av denna kanal, och det finns fortfarande ingen överskottsladdning i detta slut. Hur växer den här kanalen om fältförstärkningen inte fungerar ännu? Och var kommer den första delen av ledningskanalen ifrån,den första punkten? Det här är vad moderna författare skriver om det elektriska fältets styrkor i åskväder:”Det är uppenbart att när det börjar blixt bör det elektriska fältet vara tillräckligt för att öka elektrontätheten till följd av stötjonisering. I luft med normal densitet kräver detta Ejag"30 kV / cm; på en höjd av 3 km över havet (detta är den genomsnittliga höjden för början av blixt i Europa) - ungefär 20 kV / cm. Ett så starkt elektriskt fält har aldrig mätts i åskväder. De högsta siffrorna registrerades under raket-ljud av moln (10 kV / cm) … och när de flyger genom ett moln från ett specialutrustat laboratorieflygplan (12 kV / cm). I omedelbar närhet av ett åskmoln, när det flyger runt det på ett flygplan, är det avsett att vara cirka 3,5 kV / cm … Siffror från 1,4 till 8 kV / cm erhölls i ett antal mätningar liknande med avseende på metodiken. Om dessa siffror inte är för höga faller de fortfarande långt under det värde som krävs för en snöskrednedbrytning - även när blixt börjar.”Även med megavolt-spänningar från laboratoriegenerator växer streamare bara upp till flera meter i luften. Spänningar i tiotals megavolt,provocerande blixtnedslag kan öka längden på banderoller, i bästa fall upp till tiotals meter, men inte upp till kilometer, över vilka blixtar vanligtvis växer,”skriver författarna. De erbjuder en fantastisk väg ut ur förblandningen: "Det enda som kan förhindras … sönderdelningen av luftplasma i ett svagt elektriskt fält är att höja temperaturen på gasen i kanalen … till 5000-6000K" - och sedan ge fantastiska redogörelser för hur temperaturen på solens yta kunde skulle uppnås och upprätthållas i den formande ledningskanalen - tills huvudströmchocken. I det här fallet övergår författarna frågan om hur luften skulle glöda vid en så hög temperatur - trots allt observeras ingen intensiv glöd vid den formande ledningskanalen.på vilken blixtar vanligtvis växer”- skriv författarna. De erbjuder en fantastisk väg ut ur förblandningen: "Det enda som kan förhindras … sönderdelningen av luftplasma i ett svagt elektriskt fält är att höja temperaturen på gasen i kanalen … till 5000-6000K" - och sedan ge fantastiska redogörelser för hur temperaturen på solens yta kunde skulle uppnås och upprätthållas i den formande ledningskanalen - tills huvudströmchocken. I det här fallet övergår författarna frågan om hur luften skulle glöda vid en så hög temperatur - trots allt observeras ingen intensiv glöd vid den formande ledningskanalen.på vilken blixtar vanligtvis växer”- skriv författarna. De erbjuder en fantastisk väg ut ur förblandningen: "Det enda som kan förhindras … sönderdelningen av luftplasma i ett svagt elektriskt fält är att höja temperaturen på gasen i kanalen … till 5000-6000K" - och sedan ge fantastiska redogörelser för hur temperaturen på solens yta kunde skulle uppnås och upprätthållas i den formande ledningskanalen - tills huvudströmchocken. I det här fallet övergår författarna frågan om hur luften skulle glöda vid en så hög temperatur - trots allt observeras ingen intensiv glöd vid den formande ledningskanalen.detta är för att höja temperaturen på gasen i kanalen … till 5000-6000K "- och sedan ges fantastiska layouter om ämnet för hur temperaturen på solens yta kan nås och upprätthållas i den formande ledningskanalen - fram till huvudströmchocken. I det här fallet övergår författarna frågan om hur luften skulle glöda vid en så hög temperatur - trots allt observeras ingen intensiv glöd vid den formande ledningskanalen.det är att höja temperaturen på gasen i kanalen … till 5000-6000K "- och sedan ges fantastiska layouter om ämnet för hur temperaturen på solens yta skulle kunna nås och upprätthållas i den formande ledningskanalen - fram till huvudströmchocken. I det här fallet övergår författarna frågan om hur luften skulle glöda vid en så hög temperatur - trots allt observeras ingen intensiv glöd vid den formande ledningskanalen.
Kampanjvideo:
Vi lägger till att det fanns tidigare försök att föreslå en mekanism som skulle spela en extra roll vid bildandet av ledningskanalen och underlätta nedbrytningen av lavinen. Så Tverskoy ger en länk till Kaptsov, som redogör för teorin om Loeb och Mick. Enligt denna teori finns det i spetsen för den växande ledningskanalen exciterade joner - med excitationsenergier som överskrider joniseringsenergierna hos atomer. Dessa joner avger foton med korta våglängder som joniserar atomerna - vilket bidrar till bildningen av ledningskanalen. Utan att förneka existensen av denna mekanism noterar vi att här, återigen, den kinetiska energin för elektroner spenderas på excitation av joner - som annars skulle gå direkt till joniseringen av atomer. Indirekt jonisering, genom excitation av joner och utsläpp av foton med kort våglängd, är mindre effektiv än direkt jonisering genom elektronpåverkan. Därför underlättar denna indirekta jonisering inte lavinnedbrytningen, utan tvärtom komplicerar den, vilket ger energiförluster under bildandet av ett lavin - särskilt om vi tar hänsyn till att joniserande fotoner utan laddning måste spridas i alla riktningar och ledningskanalen växer i en föredragen riktning. Slutligen är det ett faktum: "emitterade joner" hjälper inte långa streamers att bildas under laboratorieförhållanden.
Men inte bara är tillväxten av själva ledningskanalen ett mysterium vid de befintliga styrkorna i det elektriska fältet - diskontinuiteten i denna tillväxt, med betydande pauser mellan successiva uppbyggnader, förblir inte mindre ett mysterium. Schonland skriver:”Längden på pausen mellan på varandra följande steg för en stegledare varierar förvånansvärt lite … I 90% av de många studerade ledarna faller den inom intervallet mellan 50 och 90 m sek. Därför är det svårt att acceptera en förklaring av pausen som inte inkluderar en grundläggande gasurladdningsmekanism. Således kan pausen knappast förknippas med någon egenskap hos laddningen i molnet, som matar ledaren, eftersom detta borde ge en bred spridning av pauser från blixt till blixt. Av samma anledning bör all tolkning kasseras.baserat på svängningar i kanalen mellan molnet och ledarens spets eller på impulser som rör sig längs denna kanal. Från sådana förklaringar, en ökning av pausens längd när kanalens längd växer, men en sådan ökning observeras inte”(vår översättning). Men en rimlig förklaring av pauserna, baserad på "gasurladdningsmekanismen av grundläggande karaktär," har ännu inte föreslagits. Human skriver:”För att helt vilseleda läsaren, i litteraturen om" teorin "om blixt, extrapoleras laboratoriedata, av vilka många är motsägelsefulla, för att" förklara "blixtens fenomen. Det allmänna beklagliga tillståndet illustreras av olika teorier om stegledaren … I de flesta av de litterära källorna om ordets blixtFrån sådana förklaringar, en ökning av pausens längd när kanalens längd växer, men en sådan ökning observeras inte”(vår översättning). Men en rimlig förklaring av pauserna, baserad på "gasurladdningsmekanismen av grundläggande karaktär," har ännu inte föreslagits. Human skriver:”För att helt vilseleda läsaren, i litteraturen om" teorin "om blixt, extrapoleras laboratoriedata, av vilka många är motsägelsefulla, för att" förklara "blixtens fenomen. Det allmänna beklagliga tillståndet illustreras av olika teorier om stegledaren … I de flesta av de litterära källorna om ordets blixtFrån sådana förklaringar, en ökning av pausens längd när kanalens längd växer, men en sådan ökning observeras inte”(vår översättning). Men en rimlig förklaring av pauserna, baserad på "gasurladdningsmekanismen av grundläggande karaktär," har ännu inte föreslagits. Human skriver:”För att helt vilseleda läsaren, i litteraturen om" teorin "om blixt, extrapoleras laboratoriedata, av vilka många är motsägelsefulla, för att" förklara "blixtens fenomen. Det allmänna beklagliga tillståndet illustreras av olika teorier om stegledaren … I de flesta av de litterära källorna om ordets blixtFör att helt vilseleda läsaren, i blixtlitteraturlitteraturen, extrapoleras laboratoriedata, av vilka många är motsägelsefulla, för att 'förklara' blixtfenomen. Det allmänna beklagliga tillståndet illustreras av olika teorier om stegledaren … I de flesta av de litterära källorna om ordets blixtFör att helt vilseleda läsaren, i blixtlitteraturlitteraturen, extrapoleras laboratoriedata, av vilka många är motsägelsefulla, för att 'förklara' blixtfenomen. Det allmänna beklagliga tillståndet illustreras av olika teorier om stegledaren … I de flesta av de litterära källorna om ordets blixt pilotledare och streamer ersätter förklaringar om den fysiska betydelsen av fenomen. Men att namnge betyder inte att förklara. " Slutligen, här är ytterligare ett citat:”Många hypoteser om stegledarmekanismen är så ofullkomliga, övertygande och ofta bara löjliga att vi inte ens kommer att diskutera dem här. Idag är vi inte redo att erbjuda vår egen mekanism.
Dessa är kort sagt de vetenskapliga moderna synen på blixtens fysik. Låt oss nu presentera en alternativ metod.
Hur gravitationen stör elektromagnetiska fenomen
Dynamiken i fria laddningar studeras väl för fall då de involverade laddade partiklarna har ungefär samma gravitationspotential. Men om de inblandade partiklarna är tillräckligt spridda längs höjden, visar sig arten av de fria laddningernas dynamik vara radikalt annorlunda.
Enligt begreppet den "digitala" fysiska världen är en elementär elektrisk laddning inte en energikarakteristik, den är bara ett märke för en partikel, en identifierare för program som tillhandahåller elektromagnetiska fenomen. Laddningsetiketten för en partikel implementeras fysiskt helt enkelt. Den representerar kvantpulsationer vid elektronfrekvensen f e, vars värde bestäms av de Broglie formel hf e = m e c 2, där h är Plancks konstant, m eär massan hos en elektron, c är ljusets hastighet. Det positiva eller negativa tecknet på en elementär laddning bestäms av fasen av kvantpulsationer vid elektronfrekvensen: pulsationer som identifierar laddningar av samma tecken är i fas, men de är antifas mot pulsationer som identifierar laddningar av ett annat tecken.
Det är uppenbart att endast krusningar som har samma frekvens hela tiden kan vara exakt i fas eller antifas. Om frekvenserna för de två pulseringarna skiljer sig, ändras deras fasskillnad med tiden, så att tillstånden för deras fas och antifas repeteras växelvis vid skillnadsfrekvensen.
Låt oss nu komma ihåg att gravitationen, enligt vår modell, är organiserad på ett sådant sätt att massorna av elementära partiklar och motsvarande frekvenser för kvantpulsationer beror på gravitationspotentialen - ökar när de stiger längs den lokala vertikalen. Så, för det nära jorden rymden, är förhållandet giltigt.
där R är avståndet till jordens centrum, f ¥ är frekvensen för kvantpulsationer "vid oändligheten", G är gravitationskonstanten, M är jordens massa, c är ljusets hastighet.
Jämförelse av kriteriet för att identifiera samma namn-olikheter i laddningar och beroendet av elektronfrekvensen av gravitationspotentialen får vi paradoxala konsekvenser. Elektronfrekvenserna för partiklar i samma gravitationspotential är desamma, därför, till skillnad från laddningar belägna i samma höjd, bör hela tiden vara olik och samma - med samma namn. Men en annan situation bör ske för två partiklar åtskilda av höjdskillnaden DH. Den relativa skillnaden mellan deras elektroniska frekvenser, enligt följande från (1), är
där g är den lokala tyngdkraftsaccelerationen, f e = 1,24 x 10 20 Hz är det lokala värdet av elektronfrekvensen. För dessa två partiklar upprepas tillstånden i fas och antifas för elektroniska pulsationer cykliskt, och repetitionsperioden är 1 / D f e. Detta innebär att för program som kontrollerar laddade partiklar bör laddningarna för våra två partiklar, relativt varandra, växelvis visa sig ha samma namn, till skillnad från.
Ett sådant tillvägagångssätt motsäger vid första anblicken begreppet absolut tecken på den elementära laddningen som ligger i en viss partikel. Men denna motsägelse är uppenbar. En elektron i valfri höjd uppför sig därför som ägaren av en elementär negativ laddning, eftersom för varje gravitationspotential, förutom värdet på elektronfrekvensen, är två ström motsatta faser av pulseringar vid denna frekvens programmerade, som sätter två tecken på den elektriska laddningen - och strömfasen för pulsationer för elektronen motsvarar alltid en negativ laddning. I detta avseende är det negativa tecknet på elektronladdningen absolut. Laddningsskyltarnas omkopplingsbarhet är av relativ karaktär, den manifesterar sig i par av fria laddade partiklar, som är tillräckligt fördelade i höjd.
Innan du förklarar vad "tillräckligt med höjdavstånd" betyder, bör du notera att under förhållanden med en vertikal gradient av elektronfrekvensen, även med en försumbar höjdskillnad som skiljer två elektroner, skiljer sig deras elektronfrekvenser och fasskillnaden för deras elektronpulsationer ändras över tiden. Om för ett par av sådana elektroner samma namn-olikheter av laddningar i förhållande till varandra endast skulle äga rum vid de ögonblick med exakt fas-antifas av deras elektroniska pulsationer, skulle deras ömsesidiga "avvisningsattraktion" tillhandahållas endast vid dessa separata ögonblick. Så med en höjdskillnad på 1 cm skulle två elektroner "känna" varandra under en kort tid med en periodicitet, enligt (2), på cirka 7 ms. Och detta observeras inte i erfarenhet: de "känner" varandra ständigt.
Av detta drar vi slutsatsen: särskilda åtgärder har vidtagits för att säkerställa att laddade partiklar, som har olika gravitationspotentialer och har olika elektroniska frekvenser, kontinuerligt visar sina laddningar i förhållande till varandra. Det är logiskt att anta att samma namn-olikheter av laddningar bestäms inte för exakt in-fas-antifas för elektroniska pulsationer, utan för bredare faskorridorer. Laddningar anses nämligen vara av samma namn om fasskillnaden för motsvarande kvantpulsationer vid elektronfrekvensen faller i intervallet 0 ± (p / 2) - och till skillnad från om denna fasskillnad faller i intervallet p ± (p / 2). Som ett resultat av en sådan definition av laddningar med samma namn och olikhet kommer praktiskt taget alla laddade partiklar som ligger i olika höjder kontinuerligt att täckas av programstyrningen,ansvarar för elektromagnetiska fenomen.
Men som det verkar för oss förenklas driften av dessa program radikalt genom att eliminera behovet av att utarbeta ömsesidiga förändringar i tecken på avgifter åtskilda av små höjdskillnader. För detta organiseras närliggande horisontella skikt - med en tjocklek av ungefär flera tiotals meter - i vilka dessa pulsationer, trots en liten frekvensspridning, förekommer kvasifas i faserna av kvantpulsationer vid elektroniska frekvenser. I vart och ett av dessa lager, som vi kommer att kalla kalla kvasinfaslager, är den aktuella fasen av pulsationer vid skiktets höjd referensen, och pulsationer som förekommer över och under mitten av detta skikt pulseras i fas så att de förblir i 0 ± (p / 2) med pulsationer i mitten av skiktet - såsom visas schematiskt i fig 1. Sådana fasmanipulationer bryter inte med frekvensgradienten som ger gravitation, men de sätter en konstant likformighet av laddningarna för alla fria elektroner belägna inom ett lager av kvasi-i-fas. Samtidigt inträffar cykliska förändringar med samma namn-olikheter i laddningar i fria elektroner endast för de som finns i olika lager av kvasifas - med en frekvens som är lika med skillnaden mellan elektroniska frekvenser i höjderna i mitten av dessa lager.lika stor skillnad mellan elektroniska frekvenser i höjden på mitten av dessa lager.lika stor skillnad mellan elektroniska frekvenser i höjden på mitten av dessa lager.
Figur: 1
Om vår modell är korrekt, bör överskottsutrymmet i atmosfären, som ligger inom ett lager av kvasi-fas, leda till cykliska krafteffekter "upp och ner" på den gratis laddade partikeln under den. Om området med överskottsladdning täcker flera lager av kvasifas, bör laddningarna för varje lager leda till en effekt på sin egen frekvens - och frekvensspektrumet för den totala effekten bör följaktligen vara bredare. Sedan bör statiska rymdladdningar i atmosfären - helt enkelt av deras närvaro - generera bredbandsbrus i elektronisk utrustning, och dessutom särskilt effektivt i radiomottagningsutrustning. Så, när den övre gränsen för överladdningsområdet är 3 km över radiomottagaren, är den övre frekvensen för ljudbandet som kan genereras i mottagarenbör vara cirka 40 MHz. Finns det sådana ljud i praktiken?
Buller uppstår
Det är mycket välkänt att radiomottagning vid medium och särskilt vid långa våglängder störs, förutom de så kallade. visslande atmosfär och andra karakteristiska störningar, som akustiskt uppvisar sig som brus (rasling) och sprakande. Dessa störningar ökar kraftigt när ett lokalt åskväder närmar sig och försvagas när det avtar, men det är tydligt att de inte orsakas av lokala blixtnedslag. Faktiskt, med en puls karaktär, ger individuella urladdningar, respektive, kortvariga störningar - medan bruset i fråga kännetecknas av kontinuitet i tiden. En genial förklaring, som ingick i nästan alla läroböcker, förklarar att detta brus är ett resultat av blixtnedslag som inträffade över hela världen på en gång - trots allt, enligt vissa uppskattningar, slår cirka 100 blixtar jordens yta varje sekund. Men en löjlig fråga förblir öppen om varför störningar på grund av blixtnedslag, avlägsna på stora avstånd, ökar kraftigt när en lokal åskväder närmar sig.
Radioamatörernas rika erfarenhet kan kompletteras med den sorgliga upplevelsen av flygare. Instruktioner och order reglerar besättningens åtgärder när flygplanet kommer in i zonen för ökad atmosfärisk elektrifiering - på grund av risken för skador på flygplanet genom utladdning av statisk elektricitet. Termen "skador på flygplan genom elektriska urladdningar utanför åskvädernas zoner" är typiskt här. Faktum är att i en betydande andel av fallen, särskilt under den kalla säsongen, bildas zoner med ökad atmosfärisk elektrifiering i frånvaro av åska, och om rymdavgiftsregionerna inte har uttalade gränser ger de inte upphov till blossor på skärmarna på luftburna och markradar. Sedan förutspås inte flygplanets träff i zonen med ökad elektrifiering av atmosfären utan bestäms faktiskt av piloterna, vars viktigaste tecken är utseendet på stark radiostörning,som återigen uppträder som ljud och knasande i pilots hörlurar. Anledningen till detta brus och sprickbildning är den starka elektrifieringen av flygplanet, d.v.s. överbelastning på det. Det kan antas att urladdningen av statisk elektricitet från flygplanet (corona) genererar brus och sprickbildning i det använda radiofrekvensbandet. Men kom ihåg att helt liknande ljud och sprickor - i helt liknande förhållanden med ökad elektrifiering av atmosfären - också produceras av markbaserade radiomottagare, av vilka det är olämpligt att prata om stark elektrifiering.att helt analoga ljud och sprickor - under helt analoga förhållanden med ökad elektrifiering av atmosfären - också ges av markbaserade radiomottagare, av vilka det är olämpligt att prata om stark elektrifiering.att helt analoga ljud och sprickor - under helt analoga förhållanden med ökad elektrifiering av atmosfären - också ges av markbaserade radiomottagare, av vilka det är olämpligt att prata om stark elektrifiering.
Jämförs erfarenheterna från radioamatörer och flygflygare, drar vi slutsatsen att den främsta orsaken till ovanstående ljud i både mark- och ombordutrustning i själva verket är densamma, och att detta skäl är okänt för vetenskapen, eftersom det inte är förknippat med någon blixtnedladdning i hela världen, inte heller med elektrifieringen av flygplanet. Vi förknippar detta skäl med lokala volymetriska laddningar i atmosfären, vars bara närvaro är tillräcklig för växlande krafteffekter på fria laddade partiklar, enligt den ovan beskrivna mekanismen.
Om strömmen hos elektroner längs en lång vertikal ledare
Om ovanstående modell är korrekt för frekvensfasbeteendet hos kvantpulsationer i fria elektroner fördelade längs höjden, förlorar de traditionella koncepten av potentialskillnaden - för elektriska fenomen som involverar stora höjdskillnader, tappar deras betydelse. Låt till exempel en vertikal ledare sträcka sig genom flera lager av kvasi-i-fas. Då är det inte meningsfullt att säga att någon konstant potentialskillnad tillämpas i dess ändar. Vilken typ av konstant potentialskillnad kan vi tala om om tecken på elektronladdningarna i ledarens övre och nedre ändar visar sig ha samma namn, till skillnad från - med en frekvens på, säg, 1 MHz? I det här fallet är det korrekt att bara tala om koncentrationen av en överskottsmängd elektroner vid en av ledarnas ändar - d.v.s. använda den konceptuella apparaten,på vilken logiken för programmen bygger, vilket eliminerar den nämnda inhomogeniteten i laddningsfördelningen, flyttar överskottselektroner längs ledaren.
Men även när man använder rätt terminologi krävs en förklaring: hur fungerar till exempel kraftledningar mellan punkter med stora höjdskillnader - d.v.s. hur strömmen för elektroner (speciellt konstant) går igenom en ledare, i de närliggande sektionerna där laddningarna för elektroner inte alltid har samma namn, men växlar mellan tillstånd med samma namn och motsatt namn vid radiofrekvensen.
Låt oss överväga fallet med en sådan längd på en vertikal ledare vid vilken tyngdkraften g kan betraktas som konstant. Så, som det kan antas, är tjockleken hos de involverade kvasi-fasfaserna desamma, och därför är skillnaderna df e mellan frekvenserna för referenspulseringarna i de intilliggande skikten desamma. Med lika p-bredder på faskorridorerna, som ger identifiering av samma eller motsatta laddning (se ovan), kommer två tillstånd i ledaren att ersätta varandra med en periodicitet på 1 / df e. Halvperioden kommer nämligen att pågå genom samma namn på elektronladdningarna i alla lager, och de andra halvperioden tecken på elektronladdningarna kommer att växla från lager till lager - i detta fall kan något av lagren tas som referens.
Vi är intresserade av frågan: om, till exempel, ett konstant överskott av elektroner bibehålls i den övre änden av vår ledare, vad kommer då att vara arten på den resulterande strömmen av elektroner i ledaren? Vid tidsintervall med laddningarnas slutidentitet är det uppenbart att elektroner kommer att röra sig nedåt längs hela ledaren. Vid tidsintervaller med växelvisa tecken på elektronladdningar kommer situationen att bli mer komplicerad. I lager där laddningarna av elektroner kommer att ha samma namn med överskottsladdningen upptill, kommer elektroner att röra sig nedåt, och i lager där de är motsatta kommer de att röra sig uppåt. Observera att strömmen för "negativa" elektroner nedåt och strömmen för "positiva" elektroner uppåt är ekvivalenta. Och varje detektor kommer att upptäcka, i vårt problem, samma likström var som helst i ledaren - om vi försummar kondensationen och sällsynten av fria elektroner,vilket kommer att erhållas vid skikten i skikten för varje tidsintervall med skikt-för-skikt växlande laddningstecken. Och dessa kondens-rarefactioner kommer faktiskt att vara försumbar, eftersom hastigheten för framsteg av elektroner i ledare, även med starka strömmar, bara är några centimeter per sekund.
Således påverkar skillnaden i tecken på laddningar av elektroner, som vår modell talar om, praktiskt taget inte förflyttningen av överskott av elektroner längs en lång vertikal ledare. Men blixtnedslag slår genom luften, som under normala förhållanden inte är en ledare. För att blixtnedslag ska bli möjligt måste en ledningskanal bildas i luften, d.v.s. kanal med en tillräckligt hög grad av jonisering.
Hur förhållanden för högfrekvent luftnedbrytning skapas under ett åskväder
I den nedre delen av åskväder, från vilken bildningen av ledningskanalen för ett blixtnedslag börjar, koncentreras en överskottsladdning - som regel negativ. Den vertikala längden på koncentrationsområdet för denna laddning kan vara 2-3 km.
Det verkar som att denna kraftfulla laddningskoncentration skulle orsaka en elektrisk drift av gratis laddade partiklar som finns i små mängder i den ogenomträngliga luften mellan molnet och marken. Statisk kraftverkan på fria elektroner skulle vara mer effektiv än på joner - i jämförelse med vilka elektroner har mindre inertitet och högre rörlighet. Men i litteraturen om atmosfärisk elektricitet hittade vi inget om driften av atmosfäriska elektroner under en åsklöja till marken - och denna drift kunde inte gå obemärkt. Och ingen av författarna ställde frågan: varför finns det ingen sådan drift?
Vår modell förklarar lätt denna paradox genom det faktum att den kraftfulla koncentrationen av laddningen i atmosfären inte leder till en statisk krafteffekt på de fria laddade partiklarna under, utan till ett växlande tecken - dessutom i ett brett frekvensband bestämt av den vertikala längden på laddningskoncentrationen. Med en sådan påverkan, i den resulterande rörelsen av atmosfäriska elektroner finns det ingen komponent som motsvarar en likström - som i en ledare med en överskottsladdning i ena änden - dessa elektroner upplever bara en högfrekvent "ojämnhet".
Men denna "ojämnhet" av atmosfäriska elektroner säkerställer enligt vår åsikt bildandet av en ledningskanal för ett blixtnedslag. Om den kinetiska energin från fria elektroner till följd av högfrekvent exponering är tillräcklig för påverkanjonisering av luftatomer, inträffar en elektrodlös högfrekvensnedbrytning. Det är välkänt att nedbrytning av HF sker vid mycket lägre fältstyrkor än lavinuppdelning, allt annat lika. Detta förklarar mysteriet med bildandet av en ledningskanal för en blixtnedslag vid spänningar som är långt ifrån tillräckliga för en snöskrednedbrytning.
Det är relevant att tillägga att N. Tesla chockade sina samtida med skådespelet med långa urladdningar i luften, orsakade av honom konstgjort - han kallades till och med "blixtens herre." Det är känt att Teslas hemlighet inte bara bestod i användning av mycket höga spänningar, utan också i växlingen av dessa spänningar, vid frekvenser av tiotals kHz och högre. Således var typen av luftnedbrytning i Teslas blixt utan tvekan högfrekvent.
Men låt oss återgå till HF: s luftnedbrytning, som bildar ledningskanalen för en moln-till-jord blixtnedslag. Det är uppenbart att med samma densitet av fria elektroner i hela höjden mellan molnet och marken kommer HF-nedbrytningen först att uppstå där, på grund av HF-påverkan, elektronerna har den maximala kinetiska energin. Mellan molnet och marken visar sig energin från atmosfäriska elektroner vara maximal i området omedelbart intill molnens "botten": för det första finns det den maximala intensiteten för HF-effekten, och för det andra är lufttätheten minimal där, vilket gynnar accelerationen av elektroner. Det är därför, i vårt fall, HF-uppdelningen börjar under botten av åskväder. Men det spira inte på en gång till hela höjden mellan molnet och marken - det spirar bara längden på ett steg vid "stegledaren".
Vad bestämmer ledarstegets längd
Så, ledningskanalen för en moln-till-mark blixt börjar växa från området intill "botten" av åskvägen. Det verkar som om HF-nedbrytningen som utvecklats från molnet till marken kunde växa ledningskanalen på en gång för hela den längd som intensiteten för HF-exponeringen tillåter - denna intensitet skulle räcka för att säkerställa den erforderliga graden av luftjonisering. Men detta tillvägagångssätt tar inte hänsyn till de specifika förhållandena som finns vid gränserna för de kvasifasala skikten.
Låt oss faktiskt överväga en fri elektron, som i det accelererande stadiet av RF-handlingen korsar gränsen mellan intilliggande kvasi-fas fas. Om i dessa närliggande lager i samma ögonblick när man passerar gränsen finns det samma namn på laddningarna av elektroner, kommer inget speciellt att hända med vår elektron - det accelererande stadiet av HF-påverkan kommer att fortsätta. Men om övergången till gränsen faller på skillnaden i laddningarna av elektroner i angränsande skikt, kommer resultatet av en sådan övergång av gränsen att vara en omedelbar fasinversion av HF-effekten: det accelererande steget kommer att ersättas med en retardation. I detta fall kommer elektronen inte att kunna upptäcka HF-effekten i sin helhet, till skillnad från de elektroner som svänger inom ett kvasifasskikt eller passerar gränsen mellan dem när elektronladdningarna i dem har samma namn.
Av detta följer att vid gränserna mellan angränsande kvasi-i-fasskikt finns det gränsskikt i vilka några av de fria elektronerna har kinetiska energier som är mycket lägre än vad som tillhandahålls av RF-handlingen för de återstående elektronerna. Eftersom den elektroniska reducerade kinetiska energin också betyder dess minskade förmåga att jonisera luft, reduceras joniseringseffektiviteten i gränsskikten - ungefär hälften. Därför finns det stor sannolikhet för att HF-nedbrytningen, efter att ha nått regionen med en reducerad joniseringseffektivitet i gränsskiktet, inte kommer att kunna passera genom detta område, och utvecklingen av HF-nedbrytningen kommer att stoppa där.
Sedan bör stegen för den överväldigande majoriteten stegledare börja och sluta vid gränsskikten mellan lagren av kvasifas. Och med ledarstegets genomsnittliga längd kan man bedöma tjockleken på de kvasi-i-faslagren - med hänsyn till att om ett steg faller på ett kvasi-i-fasskikt, bör steglängden öka när steget avviker från den vertikala riktningen. Tyvärr hittade vi inga data i litteraturen som skulle göra det möjligt för oss att bekräfta eller motbevisa avhandlingen om ökningen i ledarstegets längd när den avviker från vertikalen. Det finns emellertid indikationer på att nästan horisontella linjära blixtar bildas mer fritt - utan de styva begränsningarna för längden på ledarstegen, som är på plats för "moln-till-mark" blixtar. Trots det faktum att längden på "moln-till-mark" blixt är i genomsnitt 2-3 km, "blixtens längd,vad som hände mellan molnen, nådde 15-20 km och ännu mer.
Om vårt resonemang är korrekt, bör tjockleken på kvasifasskikten vara något mindre än ledstegets genomsnittliga längd. Olika författare ger något olika värden för den genomsnittliga steglängden - som ett ungefärligt värde kommer vi att kalla siffran 40 m. Om denna siffra inte är långt ifrån sanningen, kommer vi inte att göra mycket fel om vi kallar värdet 30 m som ett ungefärligt värde för tjockleken på de kvasi-i-faslagren.
Vad som händer i pauserna mellan uppbyggnaden av ledningskanalen
Erfarenheten visar att efter nästa uppbyggnad av ledningskanalen med ledarens längd - vilket tar cirka 1 ms - finns det en paus innan man bygger upp nästa steg. dessa pauser varar ungefär 50 ms. Vad händer under dessa pauser?
Svaret föreslår sig själv: under dessa pauser rör sig fria elektroner från molnet längs hela den formade ledningskanalen, med fyllningen av en ny odlad sektion till dess slut, så att koncentrationen av överskottselektron i detta ändamål är tillräcklig för nedbrytning av gränsskiktet mellan angränsande lager av kvasifas. Vi finner bekräftelse på avhandlingen om framsteg av elektroner längs ledningskanalen i pauserna mellan uppbyggnaden av ledarstegen i Schonland, som skriver om sammanfallet i stegledarens hastighet med drivhastigheten för fria elektroner - med tanke på lufttätheten och det elektriska fältstyrkan. Här talar Shonland om en stegad ledares medelhastighet, men denna ledare fortsätter med korta kast och överväldigande resten av tiden han "vilar". Och om den resulterande genomsnittshastigheten för stegledaren är lika med hastigheten för elektronfrämjande, betyder det att elektroner rör sig längs de nya växande delarna av ledningskanalen exakt under följande pauser - trots allt, med deras drivhastighet, skulle de helt enkelt inte ha tid att gå längs den nya sektionen under dess bildning.
Och faktiskt bildar HF-nedbrytningen en ny del av ledningskanalen endast genom en ökning av graden av luftjonisering i den - antalet fria elektroner och positiva joner ökar, men förblir lika med varandra. Därför finns det initialt ingen överskottsladdning i den nya delen av ledningskanalen - och det tar tid för dess tillströmning. Det är därför, enligt vår åsikt, Frenkel-modellen för fältförstärkning i spetsen för den växande nedbrytningen inte fungerar. För en sådan förbättring av fältet krävs en överskottsladdning vid spetsen. Men vi ser att uppbyggnaden av ledningskanalen sker i frånvaro av överladdning i spetsen av den växande nedbrytningen - dessa överskottsladdningar flyter in med en betydande försening.
Låt oss betona att det är modellen för rörelse av elektroner från molnet längs ledningskanalen under pauser mellan på varandra följande uppbyggnader av denna kanal som ger det enklaste och logiska svaret på frågan om hur en hög grad av jonisering upprätthålls i kanalen under dessa pauser - när mekanismen som gav snabb nedbrytning, kan inte längre hantera förlusten av joner till följd av rekombination och diffusion. Enligt vår åsikt är det framsteget av överskott av elektroner som skapar ytterligare joner genom slagjonisering och därmed bidrar till att bibehålla ledningstillståndet i kanalen.
Vi lägger till att rörelsen av fria elektroner i pauserna mellan ledningskanalens uppbyggnad inte bara sker längs kanalen som når marken och genom vilken den huvudsakliga strömchocken kommer att inträffa, utan också längs alla grenade blindvägskanaler. Detta framgår visuellt av den fullständiga likheten i tillväxten av många kanaler på en gång - när det ännu inte är klart vilken av dem som kommer att vara kanalen för den huvudsakliga chocken.
Huvudströmchock
När ledningskanalen mellan åskskyddet och marken är helt bildad inträffar huvudströmchocken (eller flera strömchock) längs den. Ibland i litteraturen kallas huvudströmchocken extremt utan framgång en backströmchock eller omvänd urladdning. Dessa termer är vilseledande, vilket ger intrycket att i en omvänd urladdning rör sig elektroner i motsatt riktning än den där ledningskanalen växte och i vilken de rörde sig när de växte. Faktum är att i en "omvänd urladdning" rör sig elektroner i en "framåt" -riktning och rör sig ut ur molnet - d.v.s. från området med deras överdrivna koncentration - på marken. Den "omvända" av denna urladdning manifesterar sig uteslutande genom sin observerade dynamik. Faktum är att omedelbart efter bildandet av en ledningskanal mellan molnet och marken,fylld med överskott av elektroner, utvecklar huvudströmchocken på ett sådant sätt att först och främst elektroner börjar röra sig i kanalsektionerna närmast marken, sedan - i högre sektioner etc. I detta fall rör sig kanten av zonen för intensiv luminescens, som genereras av dessa kraftfulla rörelser av elektroner, från botten till topp - vilket ger andra författare en anledning att prata om "omvänd urladdning".
Glödet under den största nuvarande chocken har intressanta funktioner.”Så snart ledaren når jorden uppstår omedelbart huvudurladdningen och sprider sig från jorden till molnet. Huvudurladdningen är mycket mer intensiv när det gäller luminescens, och det har observerats att när huvudurladdningen rör sig uppåt, minskar denna luminescens, speciellt när den passerar genom förgreningspunkterna. En ökning av glödet observerades aldrig när urladdningen rörde sig uppåt. Vi förklarar dessa särdrag genom det faktum att elektronströmmen i huvudledningskanalen, som sträcker sig från molnet till marken, matas av elektronströmmar från återvändsgrenarna - precis som en flod matas av strömmar in i den. Dessa strömmar, som matar den aktuella chocken i huvudkanalen, är verkligen "omvända":Elektronerna återgår sedan från återvändsgrenarna till huvudkanalen.
Videoinspelningar av en moln-till-mark blixtnedslag i slow motion är fritt tillgängliga på Internet. De visar tydligt, genom en svag förökande glöd, dynamiken i framsteg av elektroner längs de växande ledningskanalerna - med riklig grenning. Slutligen inträffar en starkt lysande urladdning längs huvudkanalen, till en början åtföljd av en glöd i sidoförgreningarna - som dör ut mycket snabbare än glödet i huvudkanalen, eftersom elektroner från molnet nu inte kommer in i sidogrenna, utan rör sig längs huvudkanalen i marken.
Slutsats
Vi hävdar inte att vi helt täcker de fenomen som uppstår när blixtnedfallet. Vi har bara beaktat fallet med en typisk moln-till-mark linjär blixt. Men för första gången har vi gett en systemisk förklaring av fysiken i en sådan blixt. Vi har löst gåtan om själva möjligheten att blixtar vid elektriska fältstyrkor som är långt ifrån tillräckliga för en lavinnedbrytning av luft - trots allt visar sig nedbrytningen här inte vara lavin, utan högfrekvens. Vi har nämnt orsaken till denna RF-uppdelning. Och vi förklarade varför denna uppdelning spirar i successiva segment, med betydande pauser mellan dem.
Alla dessa förklaringar visade sig vara direkta konsekvenser av våra idéer om elens natur och om gravitationsorganiseringen - dock med några klargörande antaganden. Nyckelrollen spelades av idén om gravitationen, eftersom blixt framträder för oss som ett gravitationselektriskt fenomen. Påfallande visar sig blixtet mellan åskväder och jorden vara ett viktigt bevis på riktigheten av två grundläggande begrepp i den "digitala" fysiska världen på en gång, om essensen av elektricitet och gravitation - trots allt finner blixt en rimlig förklaring på grund av att sy dessa två begrepp.
Vi tillägger att ovanstående fysik med linjärt blixtnedslag mellan åskväder och jorden kan fungera som en utgångspunkt för att förklara arten av andra typer av blixtar. Exempelvis kan regelbundenheten hos arrangemanget av skikt med speciella betingelser för luftjonisering spela en nyckelroll i bildandet av den så kallade pärlstavs dragkedja.
Författare: A. A. Grishaev, oberoende forskare
