Wprowadzenie
Uważa się, że dobrze znane zjawisko, wyładowanie liniowe między chmurą burzową a ziemią, ma charakter czysto elektryczny. Uważa się, że mechanizm powstawania takiej błyskawicy jest ogólnie taki sam, jak mechanizm powstawania długiej iskry, a mianowicie: lawinowy rozpad powietrza przy przebiciu siły pola elektrycznego.
Jednak kiełkowanie pioruna zasadniczo różni się od kiełkowania długich iskier. Po pierwsze, kanał przewodzący dla uderzenia pioruna jest tworzony w warunkach, gdy natężenie pola elektrycznego jest znacznie mniejsze niż wymagane w przypadku załamania lawiny. Po drugie, kanał ten nie tworzy się od razu na całej długości między chmurą a ziemią, ale poprzez kolejne narosty - ze znacznymi przerwami między nimi. W ramach tradycyjnych podejść obie te okoliczności nie znalazły jeszcze rozsądnych wyjaśnień, dlatego nawet sposób, w jaki piorun jest w zasadzie możliwy, pozostaje tajemnicą.
W tym artykule postaramy się wypełnić te luki. Spróbujemy pokazać, że grawitacja odgrywa ważną rolę w zapewnieniu możliwości wyładowania elektrycznego między chmurą burzową a ziemią. Rola grawitacji polega tutaj oczywiście nie na oddziaływaniu grawitacyjnym na swobodnie naładowane cząstki, ale na wpływie na działanie programów kontrolujących zachowanie tych cząstek, tj. programy zapewniające zjawiska elektromagnetyczne. Ten wpływ grawitacji jest odczuwalny, gdy pionowa skala zjawiska elektrycznego jest dość imponująca, a błyskawice z chmury do ziemi są właśnie takim zjawiskiem. Wolno naładowane cząstki między chmurą burzową a ziemią są kontrolowane według standardowego algorytmu: cząstki o ładunku o tej samej nazwie z nadmiarem ładunku w dolnej części chmury są z niej „odpychane” elektrycznie, a cząstki o ładunku przeciwnym do tego ładunku,„Zauroczony” nim. Ale grawitacja sprawia, że ten standardowy algorytm działa w całkowicie paradoksalny sposób. Obecność grawitacji prowadzi do tego, że dla cząstek rozdzielonych odpowiednio dużą różnicą wysokości ta sama nazwa lub odmienność ładunków nie jest właściwością stałą w czasie. Częstotliwość, z jaką znak ładunku tej cząstki zmienia się cyklicznie w stosunku do znaku nadmiernego ładunku, zależy od różnicy wysokości między nadmiarem ładunku w chmurze a swobodnie naładowaną cząstką. W związku z tym każda taka cząstka doświadcza naprzemiennych wpływów sił - „do chmury - z chmury”. Ułatwia to utworzenie kanału przewodzącego dla uderzenia pioruna, ponieważ typem awarii elektrycznej powietrza nie jest lawina, ale wysoka częstotliwość (HF). Stopniowe budowanie kanału przewodzenia (ruch lidera) również znajduje naturalne wytłumaczenie.
Niemoc tradycyjnych podejść
Do tej pory nie ma rozsądnego wyjaśnienia, w jaki sposób pojawia się wyładowanie atmosferyczne przy istniejących natężeniach pola elektrycznego.
Frenkel, po zilustrowaniu rażącej nieadekwatności natężenia pola elektrycznego do lawinowego rozpadu powietrza między chmurą burzową a ziemią, postawił hipotezę, że wierzchołek narastającego załamania jest wzmacniaczem siły ze względu na silną niejednorodność pola w pobliżu wierzchołka. Pomimo zewnętrznej wiarygodności tego modelu, naszym zdaniem ma on poważną wadę. Końcówka zwiększa natężenie pola, gdy jest na niej nadmierny ładunek. Ale, jak zobaczymy poniżej, kanał z zjonizowanym powietrzem powstaje w warunkach, gdy ładunki z chmury nie zdołały jeszcze dotrzeć do końca tego kanału, a na tym końcu nadal nie ma nadmiernego ładunku. Jak ten kanał rośnie, jeśli wzmocnienie pola jeszcze nie działa? Skąd pochodzi pierwsza sekcja kanału przewodzenia,pierwszy punkt? Oto, co współcześni autorzy piszą o natężeniu pola elektrycznego podczas burzy: „Jest oczywiste, że w momencie wybuchu pioruna pole elektryczne powinno być wystarczające do zwiększenia gęstości elektronów w wyniku jonizacji zderzeniowej. W powietrzu o normalnej gęstości wymaga to E.ja„30 kV / cm; na wysokości 3 km nad poziomem morza (jest to średnia wysokość początku wyładowania atmosferycznego w Europie) - około 20 kV / cm. Tak silne pole elektryczne nigdy nie zostało zmierzone w burzowej chmurze. Najwyższe wartości odnotowano podczas sondowania rakietowego chmur (10 kV / cm) … oraz podczas przelotu przez chmurę specjalnie wyposażonego samolotu laboratoryjnego (12 kV / cm). W bezpośrednim sąsiedztwie chmury burzowej, lecąc wokół niej samolotem, ma wynosić około 3,5 kV / cm … Wartości od 1,4 do 8 kV / cm uzyskano w szeregu pomiarów podobnych w metodyce. Jeśli te liczby nie są zbyt wysokie, nadal znacznie odbiegają od wartości wymaganej do załamania lawiny - nawet tam, gdzie zaczyna się błyskawica. „Nawet przy megawoltowych napięciach generatorów laboratoryjnych, serpentyny rosną tylko do kilku metrów w powietrzu. Napięcia w dziesiątkach megawoltów,prowokując uderzenia pioruna są w stanie zwiększyć długość serpentyn, co najwyżej do kilkudziesięciu metrów, ale nie do kilometrów, nad którymi piorun zwykle sięga”- piszą autorzy. Oferują niesamowite wyjście z impasu: „Jedyną rzeczą, której można zapobiec… rozpadowi plazmy powietrznej w słabym polu elektrycznym jest podniesienie temperatury gazu w kanale… do 5000-6000 K” - a następnie dają fantastyczne opisy tego, jak temperatura powierzchni Słońca mogłaby zostałby osiągnięty i utrzymany w formującym się kanale przewodzenia - aż do głównego szoku prądowego. W tym przypadku autorzy omijają pytanie, jak będzie jarzyć się powietrze w tak wysokiej temperaturze - w końcu nie obserwuje się intensywnego żarzenia w tworzącym się kanale przewodzącym.na którym zwykle piorun rośnie”- piszą autorzy. Oferują niesamowite wyjście z impasu: „Jedyną rzeczą, której można zapobiec… rozpadowi plazmy powietrznej w słabym polu elektrycznym jest podniesienie temperatury gazu w kanale… do 5000-6000 K” - a następnie dają fantastyczne opisy tego, jak temperatura powierzchni Słońca mogłaby zostałby osiągnięty i utrzymany w formującym się kanale przewodzenia - aż do głównego szoku prądowego. W tym przypadku autorzy omijają pytanie, jak będzie jarzyć się powietrze w tak wysokiej temperaturze - w końcu nie obserwuje się intensywnego żarzenia w tworzącym się kanale przewodzącym.na którym zwykle piorun rośnie”- piszą autorzy. Oferują niesamowite wyjście z impasu: „Jedyną rzeczą, której można zapobiec… rozpadowi plazmy powietrznej w słabym polu elektrycznym jest podniesienie temperatury gazu w kanale… do 5000-6000 K” - a następnie dają fantastyczne opisy tego, jak temperatura powierzchni Słońca mogłaby zostałby osiągnięty i utrzymany w formującym się kanale przewodzenia - aż do głównego szoku prądowego. W tym przypadku autorzy omijają pytanie, jak będzie jarzyć się powietrze w tak wysokiej temperaturze - w końcu nie obserwuje się intensywnego żarzenia w tworzącym się kanale przewodzącym.ma to na celu podniesienie temperatury gazu w kanale… do 5000-6000K”- a następnie podane są fantastyczne układy na temat tego, jak można osiągnąć i utrzymać temperaturę powierzchni Słońca w tworzącym się kanale przewodzącym - aż do szoku głównego prądu. W tym przypadku autorzy omijają pytanie, jak będzie jarzyć się powietrze w tak wysokiej temperaturze - w końcu nie obserwuje się intensywnego żarzenia w tworzącym się kanale przewodzącym.to podniesienie temperatury gazu w kanale… do 5000-6000K”- a następnie podane są fantastyczne układy na temat tego, jak można osiągnąć i utrzymać temperaturę powierzchni Słońca w tworzącym się kanale przewodzącym - aż do szoku głównego prądu. W tym przypadku autorzy omijają pytanie, jak będzie jarzyć się powietrze w tak wysokiej temperaturze - w końcu nie obserwuje się intensywnego żarzenia w tworzącym się kanale przewodzącym.
Film promocyjny:
Dodajemy, że już wcześniej próbowano zaproponować mechanizm, który będzie odgrywał rolę pomocniczą w tworzeniu kanału przewodzenia i ułatwiał przełamywanie lawiny. Tak więc Tverskoy podaje link do Kaptsova, który wyjaśnia teorię Loeba i Micka. Zgodnie z tą teorią w główce narastającego kanału przewodzącego znajdują się jony wzbudzone - o energiach wzbudzenia przewyższających energie jonizacji atomów. Jony te emitują fotony o krótkiej fali, które jonizują atomy - co przyczynia się do powstania kanału przewodzącego. Nie zaprzeczając istnieniu tego mechanizmu, zauważamy, że tutaj ponownie energia kinetyczna elektronów jest zużywana na wzbudzenie jonów, które w przeciwnym razie przeszłyby bezpośrednio do jonizacji atomów. Jonizacja pośrednia, poprzez wzbudzenie jonów i emisję fotonów krótkofalowych, jest mniej skuteczna niż bezpośrednia jonizacja przez uderzenie elektronów. Dlatego ta pośrednia jonizacja nie ułatwia załamania lawiny, a wręcz przeciwnie, komplikuje ją, powodując straty energii podczas formowania się lawiny - zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę, że fotony jonizujące, pozbawione ładunku, powinny rozpraszać się we wszystkich kierunkach, a kanał przewodzenia rośnie w preferowanym kierunku. Wreszcie fakt: „wyemitowane jony” nie pomagają w tworzeniu się długich serpentyn w warunkach laboratoryjnych.
Ale nie tylko sam wzrost kanału przewodzenia jest zagadką przy istniejących siłach pola elektrycznego - nie mniej tajemnicą pozostaje nieciągłość tego wzrostu, ze znacznymi przerwami między kolejnymi narastaniami. Schonland pisze: „Długość przerwy pomiędzy kolejnymi krokami lidera schodkowego jest zaskakująco mała… W 90% z wielu badanych liderów mieści się w przedziale od 50 do 90 m sek. Dlatego trudno jest zaakceptować wyjaśnienie przerwy, które nie obejmuje podstawowego mechanizmu uwalniania gazu. Zatem pauza nie może być powiązana z jakąkolwiek właściwością ładunku w chmurze, która zasila lidera, ponieważ powinno to dać szeroki rozrzut przerw od błysku do błysku. Z tego samego powodu należy odrzucić każdą interpretację.na podstawie oscylacji w kanale między chmurą a końcówką lidera lub impulsów poruszających się wzdłuż tego kanału. Z takich wyjaśnień wynika, że wraz ze wzrostem długości kanału wydłuża się czas trwania pauzy, ale taki wzrost nie jest obserwowany”(nasze tłumaczenie). Jednak rozsądne wyjaśnienie przerw, oparte na „mechanizmie wyładowania gazu o podstawowym charakterze”, nie zostało jeszcze zaproponowane. Human pisze: „Aby całkowicie wprowadzić czytelnika w błąd, w literaturze dotyczącej„ teorii”wyładowań atmosferycznych często ekstrapoluje się dane laboratoryjne, z których wiele jest sprzecznych, w celu„ wyjaśnienia”zjawiska wyładowań atmosferycznych. Ogólny opłakany stan ilustrują różne teorie przywódcy kroku … W większości źródeł literackich o błyskawicy słowaZ takich wyjaśnień wynika, że wraz ze wzrostem długości kanału wydłuża się czas trwania pauzy, ale taki wzrost nie jest obserwowany”(nasze tłumaczenie). Jednak rozsądne wyjaśnienie przerw, oparte na „mechanizmie wyładowania gazu o podstawowym charakterze”, nie zostało jeszcze zaproponowane. Human pisze: „Aby całkowicie wprowadzić czytelnika w błąd, w literaturze dotyczącej„ teorii”wyładowań atmosferycznych często ekstrapoluje się dane laboratoryjne, z których wiele jest sprzecznych, w celu„ wyjaśnienia”zjawiska wyładowań atmosferycznych. Ogólny opłakany stan ilustrują różne teorie przywódcy kroku … W większości źródeł literackich o błyskawicy słowaZ takich wyjaśnień wynika, że wraz ze wzrostem długości kanału wydłuża się czas trwania pauzy, ale taki wzrost nie jest obserwowany”(nasze tłumaczenie). Jednak rozsądne wyjaśnienie przerw, oparte na „mechanizmie wyładowania gazu o podstawowym charakterze”, nie zostało jeszcze zaproponowane. Human pisze: „Aby całkowicie wprowadzić czytelnika w błąd, w literaturze dotyczącej„ teorii”wyładowań atmosferycznych często ekstrapoluje się dane laboratoryjne, z których wiele jest sprzecznych, w celu„ wyjaśnienia”zjawiska wyładowań atmosferycznych. Ogólny opłakany stan ilustrują różne teorie przywódcy kroku … W większości źródeł literackich o błyskawicy słowa„Aby całkowicie wprowadzić czytelnika w błąd, w literaturze„ teorii”pioruna dane laboratoryjne, z których wiele jest sprzecznych, są często ekstrapolowane w celu„ wyjaśnienia”zjawiska pioruna. Ogólny opłakany stan ilustrują różne teorie przywódcy kroku … W większości źródeł literackich o błyskawicy słowa„Aby całkowicie wprowadzić czytelnika w błąd, w literaturze„ teorii”pioruna dane laboratoryjne, z których wiele jest sprzecznych, są często ekstrapolowane w celu„ wyjaśnienia”zjawiska pioruna. Ogólny opłakany stan ilustrują różne teorie przywódcy kroku … W większości źródeł literackich o błyskawicy słowa pilot-lider i streamer zastępują wyjaśnienia fizycznego znaczenia zjawisk. Ale nazwanie nie oznacza wyjaśnienia”. Na koniec jeszcze jeden cytat: „Liczne hipotezy dotyczące mechanizmu lidera stopni są tak niedoskonałe, nieprzekonujące, a często po prostu śmieszne, że nie będziemy ich tutaj nawet omawiać. Dziś nie jesteśmy gotowi zaoferować własnego mechanizmu”.
Krótko mówiąc, są to współczesne poglądy nauki na fizykę piorunów. Przedstawmy teraz alternatywne podejście.
Jak grawitacja wpływa na zjawiska elektromagnetyczne
Dynamika wolnych ładunków jest dobrze zbadana dla przypadków, w których zaangażowane naładowane cząstki mają w przybliżeniu ten sam potencjał grawitacyjny. Ale jeśli zaangażowane cząstki są wystarczająco szeroko rozproszone na wysokości, wówczas natura dynamiki swobodnych ładunków okazuje się radykalnie inna.
Zgodnie z koncepcją „cyfrowego” świata fizycznego elementarny ładunek elektryczny nie jest charakterystyką energetyczną, jest jedynie znakiem dla cząstki, identyfikatorem programów, które zapewniają zjawiska elektromagnetyczne. Etykieta ładunku dla cząstki jest fizycznie wprowadzona po prostu w prosty sposób. Reprezentuje pulsacje kwantowe przy częstotliwości elektronów f e, których wartość określa wzór de Brogliego hf e = m e c 2, gdzie h to stała Plancka, m emasa elektronu, c to prędkość światła. Dodatni lub ujemny znak ładunku elementarnego jest określony przez fazę pulsacji kwantowych przy częstotliwości elektronów: pulsacje identyfikujące ładunki o tym samym znaku są w fazie, ale są przeciwfazowe do pulsacji identyfikujących ładunki o innym znaku.
Oczywiste jest, że tylko zmarszczki o tej samej częstotliwości mogą być stale dokładnie w fazie lub w przeciwfazie. Jeśli częstotliwości obu pulsacji różnią się, to ich różnica faz zmienia się z czasem, tak że stany ich fazy w fazie i antyfazy są na przemian powtarzane przy częstotliwości różnicowej.
Przypomnijmy teraz, że grawitacja, zgodnie z naszym modelem, jest zorganizowana w taki sposób, że masy cząstek elementarnych i odpowiadające im częstotliwości pulsacji kwantowych zależą od potencjału grawitacyjnego - zwiększając się wraz ze wzrostem wzdłuż lokalnego pionu. Tak więc dla przestrzeni w pobliżu Ziemi relacja jest prawidłowa.
gdzie R to odległość do środka Ziemi, f ¥ to częstotliwość pulsacji kwantowych „w nieskończoności”, G to stała grawitacji, M to masa Ziemi, c to prędkość światła.
Porównując kryterium identyfikacji identycznej odmienności ładunków i zależności częstotliwości elektronów od potencjału grawitacyjnego, otrzymujemy paradoksalne konsekwencje. Częstotliwości elektronów cząstek o tym samym potencjale grawitacyjnym są takie same, dlatego przeciwne ładunki znajdujące się na tej samej wysokości muszą być przez cały czas różne, a te o tej samej nazwie muszą mieć tę samą nazwę. Ale inna sytuacja powinna mieć miejsce dla dwóch cząstek oddzielonych różnicą wysokości DH. Względna różnica między ich częstotliwościami elektronicznymi, jak wynika z (1), wynosi
gdzie g jest lokalnym przyspieszeniem ziemskim, f e = 1,24 × 10 20 Hz jest lokalną wartością częstotliwości elektronów. Dla tych dwóch cząstek stany pulsacji w fazie i antyfazie elektronowych są cyklicznie powtarzane, a okres powtarzania wynosi 1 / D f e. Oznacza to, że w przypadku programów, które kontrolują naładowane cząstki, ładunki naszych dwóch cząstek względem siebie powinny na przemian mieć tę samą nazwę, a następnie różne.
Takie podejście na pierwszy rzut oka zaprzecza koncepcji bezwzględnego znaku ładunku elementarnego tkwiącego w określonej cząstce. Ale ta sprzeczność jest oczywista. Elektron na dowolnej wysokości zachowuje się więc jak właściciel elementarnego ładunku ujemnego, ponieważ dla każdego potencjału grawitacyjnego oprócz wartości częstotliwości elektronu programuje się dwie przeciwne fazy pulsacji prądu przy tej częstotliwości, ustawiając dwa znaki ładunku elektrycznego - oraz aktualną fazę pulsacji zawsze odpowiada ujemnemu ładunkowi. W tym sensie ujemny znak ładunku elektronu jest bezwzględny. Przełączalność znaków ładunku ma charakter względny; przejawia się w parach swobodnie naładowanych cząstek, które są wystarczająco rozmieszczone na wysokości.
Zanim wyjaśnimy, co oznacza „wystarczający odstęp wysokości”, zwróćmy uwagę, że w warunkach pionowego gradientu częstotliwości elektronów, nawet przy znikomej różnicy wysokości oddzielającej dwa elektrony, częstotliwości ich elektronów różnią się, a różnica faz ich pulsacji zmienia się w czasie. Gdyby dla pary takich elektronów odmienność ładunków o tej samej nazwie w stosunku do siebie zachodziła tylko w momentach dokładnej antyfazy w fazie ich pulsacji elektronicznych, wówczas ich wzajemne "odpychanie-przyciąganie" byłoby zapewnione tylko w tych oddzielnych momentach czasu. Tak więc przy różnicy wysokości 1 cm dwa elektrony „czułyby” się nawzajem przez krótki czas z okresowością, zgodnie z (2), około 7 ms. Nie widać tego w doświadczeniu: nieustannie „czują” się nawzajem.
Na tej podstawie wyciągamy wniosek: podjęto specjalne środki, aby zapewnić, że naładowane cząstki, które mają różne potencjały grawitacyjne i mają różne częstotliwości elektroniczne, stale pokazują swoje ładunki względem siebie. Logiczne jest założenie, że odmienność ładunków o tej samej nazwie jest określana nie dla dokładnej antyfazy w fazie pulsacji elektronicznych, ale dla szerszych korytarzy fazowych. Mianowicie uważa się, że ładunki mają tę samą nazwę, jeśli różnica faz odpowiednich pulsacji kwantowych przy częstotliwości elektronów mieści się w przedziale 0 ± (p / 2) - i inaczej, gdy ta różnica faz mieści się w przedziale p ± (p / 2). W wyniku takiego zdefiniowania tej samej nazwy - odmienności ładunków, praktycznie wszystkie naładowane cząstki znajdujące się na różnych wysokościach będą stale objęte kontrolą programu,odpowiedzialny za zjawiska elektromagnetyczne.
Ale, jak nam się wydaje, działanie tych programów jest radykalnie uproszczone poprzez wyeliminowanie konieczności wypracowywania wzajemnych zmian w znakach ładunków rozdzielonych niewielkimi różnicami wysokości. W tym celu, poprzez manipulację programową faz pulsacji kwantowych na częstotliwościach elektronicznych, organizowane są sąsiednie warstwy poziome - o grubości około kilkudziesięciu metrów - w których pulsacje te, pomimo niewielkiego rozrzutu częstotliwości, występują quasi-w fazie. W każdej z tych warstw, którą nazwiemy warstwami quasi-fazowymi, odniesieniem jest aktualna faza pulsacji na wysokości środka warstwy, a pulsacje występujące powyżej i poniżej środka tej warstwy są pulsowane w fazie tak, że pozostają w zakresie 0 ± (p / 2) z pulsacjami w środku warstwy - jak schematycznie pokazano na rys.1. Takie manipulacje fazowe nie naruszają gradientu częstotliwości, który zapewnia grawitację, ale ustalają stałą jednorodność ładunków dla wszystkich wolnych elektronów znajdujących się w jednej warstwie quasi-w fazie. Jednocześnie cykliczne zmiany tej samej nazwie - odmienności ładunków w swobodnych elektronach zachodzą tylko dla tych z nich, które są w różnych warstwach quasi-w fazie - z częstotliwością równą różnicy częstotliwości elektronowych na wysokościach środka tych warstw.równa różnica częstotliwości elektronicznych na wysokościach środka tych warstw.równa różnica częstotliwości elektronicznych na wysokościach środka tych warstw.
Postać: 1
Jeśli nasz model jest poprawny, to nadmierny ładunek przestrzenny w atmosferze, znajdujący się w jednej warstwie quasi-fazy, powinien prowadzić do cyklicznych efektów sił „w górę iw dół” na swobodnie naładowaną cząstkę znajdującą się pod nią. Jeśli obszar nadwyżki ładunku obejmuje kilka warstw quasi-w fazie, to ładunki każdej warstwy powinny prowadzić do efektu na jej własnej częstotliwości - a widmo częstotliwości efektu całkowitego powinno być odpowiednio szersze. Wówczas statyczne ładunki przestrzenne w atmosferze - przez sam fakt ich obecności - powinny generować szum szerokopasmowy w sprzęcie elektronicznym, a zwłaszcza w radiowych urządzeniach odbiorczych. Tak więc, gdy górna granica obszaru przeładowania znajduje się 3 km powyżej odbiornika radiowego, górna częstotliwość pasma szumu, który może być generowany w odbiorniku, wynosipowinna wynosić około 40 MHz. Czy w praktyce są takie odgłosy?
Występują hałasy
Powszechnie wiadomo, że odbiór radiowy na średnich, a zwłaszcza na długich falach jest zakłócany, oprócz tzw. gwiżdżąca atmosfera i inne charakterystyczne zakłócenia, które akustycznie objawiają się jako hałas (szelest) i trzaskanie. Te zakłócenia gwałtownie rosną, gdy zbliża się lokalna burza i słabną, gdy ustępuje, ale jest oczywiste, że nie są one spowodowane lokalnymi wyładowaniami atmosferycznymi. W rzeczywistości, mając charakter impulsowy, poszczególne wyładowania dają odpowiednio oddzielne krótkotrwałe zakłócenia - podczas gdy omawiany szum charakteryzuje się ciągłością w czasie. Pomysłowe wyjaśnienie, które znalazło się w prawie wszystkich podręcznikach, głosi, że hałas ten jest wynikiem wyładowań atmosferycznych, które zdarzają się na całym globie naraz - w końcu według niektórych szacunków co sekundę około 100 piorunów uderza w powierzchnię Ziemi. Pozostaje jednak absurdalne pytanie, dlaczego zakłócenia spowodowane wyładowaniami atmosferycznymi, odległymi na duże odległości, gwałtownie wzrastają, gdy zbliża się lokalna burza.
Bogate doświadczenie radioamatorów można uzupełnić smutnym doświadczeniem lotników. Instrukcje i rozkazy regulują postępowanie załogi, gdy statek powietrzny wchodzi w strefę zwiększonej elektryfikacji atmosferycznej - ze względu na niebezpieczeństwo uszkodzenia statku powietrznego przez wyładowanie elektryczności statycznej. Określenie „uszkodzenie samolotu przez wyładowania elektryczne poza strefami aktywności burzowej” jest tutaj typowe. Rzeczywiście, w znacznym odsetku przypadków, zwłaszcza w zimnych porach roku, strefy zwiększonej elektryfikacji atmosferycznej powstają przy braku chmur burzowych, a jeśli obszary ładunku kosmicznego nie mają wyraźnych granic, to nie powodują powstawania rozbłysków na ekranach radarów pokładowych i naziemnych. Wówczas nie przewiduje się uderzenia samolotu w strefę wzmożonej elektryfikacji atmosfery, a tak naprawdę determinują go piloci, czego najważniejszym objawem jest pojawienie się silnych zakłóceń radiowych,które pojawiają się ponownie jako hałas i trzaski w słuchawkach pilotów. Przyczyną tego hałasu i trzaskania jest silna elektryfikacja samolotu, tj. nadmierna opłata na to. Można przypuszczać, że wyładowanie elektryczności statycznej z samolotu (korona) generuje szum i trzaski w używanym paśmie częstotliwości radiowej. Pamiętajmy jednak, że zupełnie podobne odgłosy i trzaski - w zupełnie analogicznych warunkach wzmożonej elektryfikacji atmosfery - dają też naziemne odbiorniki radiowe, o których nie można mówić o silnej elektryfikacji.że zupełnie analogiczne odgłosy i trzaski - w zupełnie analogicznych warunkach zwiększonej elektryfikacji atmosfery - dają też naziemne odbiorniki radiowe, o których nie można mówić o silnej elektryfikacji.że zupełnie analogiczne odgłosy i trzaski - w zupełnie analogicznych warunkach zwiększonej elektryfikacji atmosfery - dają też naziemne odbiorniki radiowe, o których nie można mówić o silnej elektryfikacji.
Porównując doświadczenia radioamatorów i lotników, dochodzimy do wniosku, że główna przyczyna powyższych szumów zarówno w sprzęcie naziemnym, jak i pokładowym jest w istocie taka sama, a przyczyna ta jest nieznana nauce, nie związanej ani z wyładowaniami atmosferycznymi. całej kuli ziemskiej, ani z elektryfikacją samolotu. Powód ten kojarzymy z lokalnymi ładunkami wolumetrycznymi w atmosferze, których sama obecność jest wystarczająca do wywołania wpływu siły zmieniającego znak na swobodnie naładowane cząstki, zgodnie z opisanym powyżej mechanizmem.
O prądzie elektronów wzdłuż długiego pionowego przewodnika
Jeśli powyższy model jest poprawny dla zachowania częstotliwościowo-fazowego pulsacji kwantowych w swobodnych elektronach rozłożonych na wysokości, to tradycyjne koncepcje różnicy potencjałów - dla zjawisk elektrycznych obejmujących duże różnice wysokości tracą znaczenie. Na przykład niech pionowy przewodnik przechodzi przez kilka warstw quasi-w fazie. W takim razie nie ma sensu mówić, że na jego końcach przykładana jest jakaś stała różnica potencjałów. Rzeczywiście, o jakiej stałej różnicy potencjałów możemy mówić, jeśli oznaki ładunków elektronowych na górnym i dolnym końcu przewodnika okażą się mieć tę samą nazwę, a następnie inaczej - z częstotliwością, powiedzmy, 1 MHz? W tym przypadku słuszne jest po prostu mówienie o koncentracji nadmiaru elektronów na jednym z końców przewodnika - tj. używać aparatu pojęciowego,na którym zbudowana jest logika programów, które eliminują nazwaną niejednorodność w rozkładzie ładunku, przenosząc nadmiar elektronów wzdłuż przewodnika.
Ale nawet przy zastosowaniu prawidłowej terminologii wymagane jest wyjaśnienie: jak na przykład linie energetyczne działają między punktami o dużych różnicach wysokości - tj. jak prąd elektronów (zwłaszcza stały) przechodzi przez przewodnik, w sąsiednich odcinkach którego ładunki elektronów nie zawsze mają tę samą nazwę, ale przełączają się między stanami o tej samej nazwie i nazwie przeciwnej na częstotliwości radiowej.
Rozważmy przypadek takiej długości przewodnika pionowego, przy którym przyspieszenie ziemskie g można uznać za stałe. Następnie, jak to można założyć, że grubość zaangażowanych quasi InPhase warstwach są takie same, i dlatego różnice df e między częstotliwości pulsacji odniesienia w sąsiednich warstwach są takie same. Przy równych szerokościach p korytarzy fazowych, które dają identyfikację tej samej nazwy lub odmienności ładunków (patrz wyżej), dwa stany zastąpią się nawzajem w przewodniku, z okresowością 1 / df e. Mianowicie, półokres będzie trwał przez tę samą nazwę ładunków elektronów we wszystkich warstwach, a pozostałe znaki półokresu ładunków elektronów będą się zmieniać z warstwy na warstwę - w tym przypadku dowolna z warstw może być traktowana jako odniesienie.
Interesuje nas pytanie: jeśli, powiedzmy, utrzymywany jest stały nadmiar elektronów na górnym końcu naszego przewodnika, to jaka będzie natura powstałego prądu elektronów w przewodniku? W odstępach czasu, gdy ładunki są identyczne od końca do końca, jest oczywiste, że elektrony będą przemieszczać się w dół wzdłuż całego przewodnika. W przedziałach czasowych z naprzemiennymi znakami ładunków elektronowych warstwa po warstwie sytuacja będzie bardziej skomplikowana. W warstwach, w których ładunki elektronów będą miały tę samą nazwę z nadmiarem ładunku u góry, elektrony będą przemieszczać się w dół, a w warstwach, w których będą przeciwne, będą przesuwać się w górę. Zauważ, że prąd elektronów „ujemnych” w dół i prąd elektronów „dodatnich” w górę są równoważne. I każdy detektor wykryje w naszym problemie ten sam prąd stały w dowolnym miejscu przewodnika - jeśli pominiemy kondensację i rozrzedzenie wolnych elektronów,które zostaną uzyskane na stykach warstw dla każdego przedziału czasu ze znakami naprzemiennego ładunku warstwa po warstwie. A te kondensacje - rozrzedzenia będą rzeczywiście nieistotne, ponieważ prędkość przemieszczania się elektronów w przewodnikach, nawet przy silnych prądach, wynosi tylko kilka centymetrów na sekundę.
Zatem rozbieżność w znakach ładunków elektronów, o której mówi nasz model, praktycznie nie wpływa na proces ruchu nadmiaru elektronów wzdłuż długiego pionowego przewodnika. Ale piorun uderza w powietrze, które w normalnych warunkach nie jest przewodnikiem. Aby uderzenie pioruna było możliwe, w powietrzu musi powstać kanał przewodzący, tj. kanał o dostatecznie wysokim stopniu jonizacji.
Jak pod chmurą burzową powstają warunki do rozpadu powietrza o wysokiej częstotliwości
W dolnej części chmury burzowej, pod którą zaczyna się tworzenie kanału przewodzącego dla uderzenia pioruna, koncentruje się nadmiar ładunku - z reguły ujemny. Pionowa długość obszaru koncentracji tego ładunku może wynosić 2-3 km.
Wydawać by się mogło, że to potężne stężenie ładunku powinno spowodować elektryczny dryf swobodnie naładowanych cząstek obecnych w nieprzeniknionym powietrzu między chmurą a ziemią w niewielkich ilościach. Działanie siły statycznej na wolne elektrony byłoby bardziej efektywne niż na jony - w porównaniu z którymi elektrony mają mniejszą bezwładność i większą ruchliwość. Ale w literaturze na temat elektryczności atmosferycznej nie znaleźliśmy żadnej wzmianki o dryfcie elektronów atmosferycznych pod chmurą burzową do ziemi - i ten dryf nie mógł pozostać niezauważony. I żaden z autorów nie zadał pytania: dlaczego nie ma takiego dryfu?
Nasz model łatwo tłumaczy ten paradoks faktem, że silne stężenie ładunku w atmosferze nie prowadzi do statycznego działania na wolne naładowane cząstki pod spodem, ale do znaku przemiennego - ponadto w szerokim paśmie częstotliwości, określonym przez pionową długość koncentracji ładunku. Przy takim zderzeniu w wynikającym z tego ruchu elektronów atmosferycznych nie ma składowej odpowiadającej prądowi stałemu - jak w przewodniku mającym nadmiar ładunku na jednym końcu - elektrony te doświadczają jedynie „nierówności” o wysokiej częstotliwości.
Ale ta „nierówność” elektronów atmosferycznych zapewnia, naszym zdaniem, utworzenie kanału przewodzącego dla uderzenia pioruna. Jeżeli energia kinetyczna wolnych elektronów w wyniku ekspozycji na wysokie częstotliwości jest wystarczająca do jonizacji uderzeniowej atomów powietrza, to następuje bezelektrodowe przebicie wysokiej częstotliwości. Powszechnie wiadomo, że załamanie HF występuje przy znacznie niższych natężeniach pola niż załamanie lawinowe, przy czym wszystkie inne czynniki są równe. To wyjaśnia tajemnicę tworzenia kanału przewodzącego dla uderzenia pioruna przy napięciach, które są dalekie od wystarczających do załamania się lawiny.
Warto dodać, że N. Tesla zszokował współczesnych mu widowiskiem długich wyładowań w powietrzu, wywołanych przez niego sztucznie - nazywano go nawet „panem błyskawicy”. Wiadomo, że tajemnica Tesli polegała nie tylko na stosowaniu bardzo wysokich napięć, ale także na przemianach tych napięć, przy częstotliwościach dziesiątek kHz i wyższych. Tak więc rodzaj przebicia powietrza w błyskawicy Tesli był niewątpliwie wysoką częstotliwością.
Wróćmy jednak do rozpadu HF powietrza, które tworzy kanał przewodzący dla uderzenia pioruna z chmury do ziemi. Oczywiste jest, że przy tej samej gęstości wolnych elektronów na całej wysokości między chmurą a ziemią, rozpad HF nastąpi przede wszystkim tam, gdzie w wyniku uderzenia HF elektrony będą miały maksymalną energię kinetyczną. Pomiędzy chmurą a ziemią energia elektronów atmosferycznych okazuje się być maksymalna w obszarze bezpośrednio przylegającym do „dna” chmury: po pierwsze występuje maksymalne natężenie ekspozycji na HF, po drugie gęstość powietrza jest tam minimalna, co sprzyja przyspieszaniu elektronów. Dlatego w naszym przypadku przebicie HF zaczyna się spod dna chmury burzowej. Ale nie kiełkuje od razu na całą wysokość między chmurą a ziemią - kiełkuje tylko na długość jednego kroku na „przyponie kroku”.
Co decyduje o długości kroku prowadzącego
Tak więc kanał przewodzenia uderzenia pioruna z chmury do ziemi zaczyna rosnąć z obszaru przylegającego do „dna” chmury burzowej. Wydawać by się mogło, że rozpad HF rozwijający się od chmury do ziemi mógłby naraz narastać kanał przewodzenia na całej długości, na jaką pozwala intensywność ekspozycji HF - takie natężenie wystarczyłoby do zapewnienia wymaganego stopnia jonizacji powietrza. Ale to podejście nie bierze pod uwagę specyficznych warunków, które istnieją na granicach warstw quasi-fazowych.
Rzeczywiście, rozważmy wolny elektron, który w przyspieszającym etapie działania RF przekracza granicę między sąsiednimi warstwami quasi-fazowymi. Jeśli w momencie przekraczania granicy w tych sąsiednich warstwach będzie taka sama nazwa ładunków elektronów, to nic szczególnego nie stanie się naszemu elektronowi - przyspieszająca faza uderzenia HF będzie kontynuowana. Ale jeśli przejście granicy przypadnie na różnicę ładunków elektronów w sąsiednich warstwach, to wynikiem takiego przejścia granicy będzie natychmiastowe odwrócenie fazy efektu HF: faza przyspieszania zmieni się w hamującą. W tym przypadku elektron nie będzie w stanie w pełni dostrzec efektu HF, w przeciwieństwie do elektronów, które oscylują w jednej warstwie quasi-w fazie lub przekraczają granicę między nimi, gdy ładunki elektronów w nich mają tę samą nazwę.
Wynika z tego, że na granicach między sąsiednimi warstwami quasi-w fazie znajdują się warstwy graniczne, w których część wolnych elektronów ma energie kinetyczne znacznie niższe niż te, które zapewnia działanie HF dla pozostałych elektronów. Ponieważ zmniejszona energia kinetyczna elektronu oznacza również jego zmniejszoną zdolność do jonizacji powietrza, w warstwach granicznych wydajność jonizacji jest zmniejszona - o około połowę. Dlatego istnieje duże prawdopodobieństwo, że rozpad HF, po dotarciu do regionu o zmniejszonej wydajności jonizacji w warstwie granicznej, nie będzie mógł przejść przez ten region i tam zatrzyma się rozwój rozpadu HF.
Następnie kroki przeważającej większości liderów stopni powinny zaczynać się i kończyć na warstwach granicznych między warstwami quasi-fazy. A na podstawie średniej długości kroku prowadzącego można ocenić grubość warstw quasi-fazowych - biorąc pod uwagę, że jeśli jeden stopień przypada na jedną warstwę quasi-fazową, to długość kroku powinna się zwiększać, gdy stopień odchyla się od kierunku pionowego. Niestety w literaturze nie znaleźliśmy żadnych danych, które pozwoliłyby potwierdzić lub obalić tezę o wydłużaniu się kroku lidera przy odchyleniu od pionu. Istnieją jednak przesłanki wskazujące na to, że niemal poziome, liniowe błyskawice formują się swobodniej - bez sztywnych ograniczeń długości stopni prowadzących, które są stosowane w przypadku błyskawic „chmura-ziemia”. Rzeczywiście, pomimo faktu, że długość wyładowania "chmura-ziemia" wynosi średnio 2-3 km, "długość pioruna,co wydarzyło się między chmurami, osiągnęło 15-20 km, a nawet więcej.
Jeśli nasze rozumowanie jest poprawne, wówczas grubość warstw quasi-fazowych powinna być nieco mniejsza niż średnia długość kroku wiodącego. Różni autorzy podają nieco inne wartości średniej długości kroku - jako wartość przybliżoną nazwiemy liczbę 40 m. Jeśli ta liczba nie jest daleka od prawdy, to nie będziemy się zbytnio mylili, jeśli nazwiemy wartość 30 m jako przybliżoną wartość grubości warstw quasi-w fazie.
Co dzieje się w przerwach między tworzeniem się kanału przewodzącego
Doświadczenie pokazuje, że po kolejnym nadbudowaniu kanału przewodzenia o długość jednego etapu lidera - co trwa około 1 ms - następuje przerwa przed budowaniem kolejnego etapu; te przerwy trwają około 50 ms. Co się dzieje podczas tych przerw?
Odpowiedź nasuwa się sama: podczas tych przerw swobodne elektrony przemieszczają się z chmury wzdłuż całego utworzonego kanału przewodzenia, wypełniając nowo wyhodowany odcinek do samego końca, tak że na tym końcu stężenie nadmiarowych elektronów jest wystarczające do rozbicia warstwy granicznej między sąsiednimi warstwami quasi-fazowej. Potwierdzenie tezy o postępie elektronów wzdłuż kanału przewodzenia znajdujemy w przerwach między budowaniem stopni lidera w Schonland, który pisze o zbieżności prędkości lidera z prędkością dryfu wolnych elektronów - biorąc pod uwagę gęstość powietrza i siłę pola elektrycznego. Tutaj Shonland mówi o średniej prędkości lidera schodkowego, ale ten lider posuwa się naprzód krótkimi rzutami, a przez resztę czasu przeważnie „odpoczywa”. A jeśli uzyskana średnia prędkość lidera kroku jest równa prędkości przemieszczania się elektronów, oznacza to, że elektrony poruszają się po nowych rosnących odcinkach kanału przewodnictwa właśnie podczas kolejnych przerw - w końcu przy ich prędkości dryftu po prostu nie miałyby czasu na przejście po nowym odcinku podczas jego formowania.
I rzeczywiście, rozpad HF tworzy nowy odcinek kanału przewodzącego tylko poprzez wzrost stopnia jonizacji w nim powietrza - liczba wolnych elektronów i jonów dodatnich wzrasta, ale pozostaje sobie równa. Dlatego początkowo nie ma nadwyżki ładunku w nowym odcinku kanału przewodzącego - a jego dopływ wymaga czasu. Dlatego naszym zdaniem model Frenkla wzmocnienia pola na końcu narastającego załamania nie działa. Do takiego wzmocnienia pola wymagany jest nadmiar ładunku na końcówce. Ale widzimy, że nagromadzenie się kanału przewodzącego następuje przy braku nadmiernego ładunku na końcu narastającego rozkładu - te nadmiarowe ładunki wpływają ze znacznym opóźnieniem.
Podkreślmy, że to właśnie model ruchu elektronów z chmury wzdłuż kanału przewodzenia podczas przerw między kolejnymi narastaniami tego kanału daje najprostszą i logiczną odpowiedź na pytanie, jak wysoki stopień jonizacji jest utrzymywany w kanale podczas tych przerw - kiedy mechanizm zapewniający szybkie załamanie, nie radzi sobie już z utratą jonów w wyniku rekombinacji i dyfuzji. Naszym zdaniem to postęp nadmiarowych elektronów tworzy dodatkowe jony poprzez jonizację uderzeniową i tym samym przyczynia się do utrzymania stanu przewodzenia w kanale.
Dodajemy, że ruch swobodnych elektronów w przerwach między narostami kanału przewodzącego zachodzi nie tylko wzdłuż kanału docierającego do ziemi, przez który nastąpi główny szok prądowy, ale także wzdłuż wszystkich rozgałęziających się kanałów ślepych. Świadczy o tym wizualnie całkowite podobieństwo wzrostu wielu kanałów naraz - kiedy nie jest jeszcze jasne, który z nich będzie kanałem głównego szoku prądowego.
Główny szok prądowy
Gdy kanał przewodzenia między chmurą burzową a ziemią jest w pełni uformowany, następuje wzdłuż niego główny szok prądowy (lub kilka wstrząsów prądowych). Czasami w literaturze główny szok prądowy jest niezwykle bezskutecznie nazywany wstrząsem prądowym lub odwrotnym wyładowaniem. Terminy te wprowadzają w błąd, dając wrażenie, że w wyładowaniu wstecznym elektrony poruszają się w kierunku przeciwnym do tego, w którym kanał przewodzenia rósł iw którym poruszały się w miarę wzrostu. W rzeczywistości w „wyładowaniu wstecznym” elektrony poruszają się w kierunku „do przodu”, opuszczając chmurę - tj. z obszaru ich nadmiernej koncentracji - na ziemi. "Odwrotność" tego wyładowania przejawia się wyłącznie poprzez obserwowaną dynamikę. Faktem jest, że natychmiast po utworzeniu kanału przewodzącego między chmurą a ziemią,wypełniony nadmiarem elektronów, główny szok prądowy rozwija się w taki sposób, że w pierwszej kolejności elektrony zaczynają poruszać się w odcinkach kanałów znajdujących się najbliżej gruntu, następnie - w wyższych odcinkach itp. Jednocześnie krawędź strefy intensywnego blasku, która jest generowana przez te potężne ruchy elektronów, przesuwa się z dołu do góry - co daje innym autorom powód do mówienia o „wyładowaniu wstecznym”.
Poświata podczas głównego szoku prądowego ma ciekawe cechy. „Gdy tylko przywódca dotrze do Ziemi, natychmiast pojawia się główny wyładowanie, rozprzestrzeniające się z Ziemi do chmury. Główne wyładowanie jest znacznie bardziej intensywne w luminescencji i zaobserwowano, że gdy główne wyładowanie porusza się w górę, luminescencja ta maleje, zwłaszcza gdy przechodzi przez punkty rozgałęzień. Nigdy nie zaobserwowano wzrostu blasku, gdy wyładowanie poruszało się w górę. Cechy te tłumaczymy tym, że w początkowych fazach głównego szoku prądowego prąd elektronów w głównym kanale przewodzącym, rozciągający się od chmury do ziemi, jest zasilany prądami elektronowymi ze ślepych gałęzi - tak jak rzeka jest zasilana przez wpływające do niego strumienie. Te prądy, zasilające szok prądowy w głównym kanale, są naprawdę „odwrotne”:elektrony następnie wracają z martwych gałęzi do głównego kanału.
Nagrania wideo uderzenia pioruna z chmury na ziemię w zwolnionym tempie są ogólnie dostępne w Internecie. Wyraźnie pokazują, poprzez słaby rozchodzący się blask, dynamikę postępu elektronów wzdłuż rosnących kanałów przewodzenia - z obfitymi rozgałęzieniami. Wreszcie wzdłuż głównego kanału pojawia się jasno świecące wyładowanie, któremu początkowo towarzyszy blask w bocznych gałęziach - który gaśnie znacznie szybciej niż blask w głównym kanale, ponieważ elektrony z chmury nie wchodzą teraz w boczne gałęzie, ale przemieszczają się wzdłuż głównego kanału w ziemię.
Wniosek
Nie twierdzimy, że w pełni obejmujemy zjawiska zachodzące podczas uderzenia pioruna. Rozważaliśmy tylko przypadek typowego liniowego wyładowania z chmury do ziemi. Ale po raz pierwszy podaliśmy systemowe wyjaśnienie fizyki takiej błyskawicy. Rozwiązaliśmy zagadkę samej możliwości wyładowania pioruna przy natężeniu pola elektrycznego, które jest dalekie od wystarczającego do lawinowego załamania powietrza - w końcu awaria tutaj okazuje się być raczej wysoką częstotliwością niż lawiną. Podaliśmy przyczynę awarii RF. I wyjaśniliśmy, dlaczego ten podział kiełkuje w kolejnych segmentach, z dużymi przerwami między nimi.
Wszystkie te wyjaśnienia okazały się bezpośrednimi konsekwencjami naszych wyobrażeń o naturze elektryczności i organizacji grawitacji - jednak przy pewnych założeniach wyjaśniających. Kluczową rolę odegrała idea organizacji grawitacji, ponieważ błyskawica jawi się nam jako zjawisko grawitacyjno-elektryczne. Co ciekawe, zjawisko pioruna między chmurą burzową a ziemią okazuje się ważnym dowodem na poprawność dwóch podstawowych pojęć „cyfrowego” świata fizycznego naraz, o istocie elektryczności i grawitacji - w końcu piorun znajduje sensowne wyjaśnienie na podstawie zszywania tych dwóch pojęć.
Dodajemy, że powyższa fizyka liniowego wyładowania między chmurą burzową a ziemią może służyć jako punkt wyjścia do wyjaśnienia natury innych rodzajów wyładowań atmosferycznych. Przykładowo regularność ułożenia warstw o specjalnych warunkach jonizacji powietrza może odgrywać kluczową rolę w powstawaniu tzw. zamek błyskawiczny z koralikami.
Autor: A. A. Grishaev, niezależny badacz