Pengenalan
Fenomena yang terkenal, kilat antara ribut petir dan tanah, dipercayai secara semula jadi elektrik. Dipercayai bahawa mekanisme pembentukan kilat seperti itu, secara umum, sama dengan mekanisme pembentukan percikan panjang, yaitu: kerusakan udara longsor pada kekuatan medan elektrik pemecahan.
Namun, kilat tumbuh pada dasarnya berbeza dari percikan panjang. Pertama, saluran konduksi untuk sambaran kilat terbentuk dalam keadaan apabila kekuatan medan elektrik jauh lebih rendah daripada yang diperlukan untuk kerosakan longsoran. Kedua, saluran ini tidak terbentuk sekaligus untuk keseluruhan jarak antara awan dan tanah, tetapi melalui penumpukan berturut-turut - dengan jeda yang ketara di antara mereka. Dalam kerangka pendekatan tradisional, kedua-dua keadaan ini belum menemukan penjelasan yang masuk akal, oleh itu, walaupun kilat mungkin pada dasarnya tetap menjadi misteri.
Dalam artikel ini, kami akan cuba mengisi jurang ini. Kami akan cuba menunjukkan bahawa graviti memainkan peranan penting dalam memastikan kemungkinan pelepasan elektrik antara ribut petir dan bumi. Peranan graviti ada di sini, tentu saja, bukan dalam pengaruh graviti pada zarah bermuatan bebas, tetapi dalam pengaruh pada operasi program yang mengendalikan perilaku zarah-zarah ini, yaitu program yang menyediakan fenomena elektromagnetik. Pengaruh graviti ini dirasakan ketika skala menegak fenomena elektrik cukup megah, dan kilat awan-ke-bumi hanyalah fenomena seperti itu. Zarah bermuatan bebas antara awan ribut dan tanah dikendalikan mengikut algoritma standard: zarah dengan cas dengan nama yang sama dengan cas berlebihan di bahagian bawah awan secara elektrik "ditolak" daripadanya, dan zarah dengan cas yang bertentangan dengan cas itu,"Tertarik" kepadanya. Tetapi graviti menjadikan algoritma standard ini berfungsi dengan cara yang sepenuhnya paradoks. Kehadiran graviti membawa kepada fakta bahawa untuk zarah yang dipisahkan oleh perbezaan ketinggian yang cukup besar, nama atau perbezaan yang sama dengan cas bukanlah sifat tetap pada masa. Kekerapan tanda muatan zarah ini berubah secara kitaran sehubungan dengan tanda muatan berlebihan bergantung pada perbezaan ketinggian antara kelebihan cas di awan dan zarah bermuatan bebas. Oleh itu, setiap zarah tersebut mengalami pengaruh daya bergantian - "ke awan - dari awan." Ini memfasilitasi pembentukan saluran konduksi untuk sambaran petir, kerana jenis kerosakan elektrik udara bukan longsor, tetapi frekuensi tinggi (HF). Pembentukan saluran konduksi secara bertahap (pergerakan pemimpin langkah) juga menemui penjelasan semula jadi.
Ketidakupayaan pendekatan tradisional
Sehingga kini, tidak ada penjelasan yang munasabah mengenai bagaimana kilat berlaku pada kekuatan medan elektrik yang ada.
Frenkel, setelah menggambarkan kekurangan kekuatan medan elektrik yang mencolok untuk pemecahan longsoran udara di antara ribut petir dan tanah, mengemukakan hipotesis bahawa hujung kerosakan yang semakin meningkat adalah penguat kekuatan kerana ketidakmogogenan medan yang dekat dengan hujungnya. Walaupun terdapat kemungkinan luar model ini, ia, pada pendapat kami, mempunyai kelemahan yang serius. Hujungnya meningkatkan kekuatan medan apabila terdapat lebihan cas pada hujung ini. Tetapi, seperti yang akan kita lihat di bawah ini, saluran dengan udara terionisasi terbentuk dalam keadaan ketika cas dari awan belum dapat maju ke hujung saluran ini, dan masih belum ada caj yang berlebihan pada akhir ini. Bagaimana saluran ini berkembang jika penguatan medan belum berfungsi? Dari mana bahagian pertama saluran pengaliran berasal,titik pertama? Inilah yang ditulis oleh pengarang moden mengenai kekuatan medan elektrik dalam ribut petir: “Jelas bahawa pada permulaan kilat medan elektrik mesti mencukupi untuk meningkatkan ketumpatan elektron akibat pengionan hentaman. Di udara dengan ketumpatan normal, ini memerlukan Ei"30 kV / cm; pada ketinggian 3 km di atas permukaan laut (ini adalah ketinggian purata permulaan kilat di Eropah) - kira-kira 20 kV / cm. Medan elektrik yang begitu kuat tidak pernah diukur dalam ribut petir. Angka tertinggi dicatat semasa bunyi roket awan (10 kV / cm) … dan ketika terbang melalui awan pesawat makmal yang dilengkapi khas (12 kV / cm). Di sekitar awan ribut petir, ketika terbang di sekitarnya di atas kapal terbang, itu dimaksudkan sekitar 3,5 kV / cm … Angka dari 1,4 hingga 8 kV / cm diperoleh dalam sejumlah pengukuran yang serupa dalam metodologi. " Sekiranya angka ini tidak terlalu tinggi, angka tersebut masih jauh dari nilai yang diperlukan untuk kerosakan salji salji - walaupun ketika kilat bermula. "Walaupun dengan voltan megavolt generator makmal, streamer hanya tumbuh hingga beberapa meter di udara. Voltan dalam puluhan megavolt,memprovokasi serangan kilat mampu meningkatkan panjang pita, paling baik, hingga berpuluh meter, tetapi tidak sampai kilometer, di mana petir biasanya tumbuh, "tulis penulis. Mereka menawarkan jalan keluar yang luar biasa dari kebuntuan: "Satu-satunya perkara yang dapat dicegah … perpecahan plasma udara di medan elektrik yang lemah adalah menaikkan suhu gas di saluran … menjadi 5000-6000K" - dan kemudian memberikan catatan hebat mengenai bagaimana suhu permukaan Matahari dapat akan dicapai dan dikekalkan dalam saluran konduksi pembentukan - hingga kejutan arus utama. Dalam kes ini, penulis mengabaikan persoalan bagaimana udara akan bersinar pada suhu yang begitu tinggi - bagaimanapun, tidak ada cahaya yang kuat yang diperhatikan di saluran konduksi pembentukan.di mana kilat biasanya tumbuh”- tulis penulis. Mereka menawarkan jalan keluar yang luar biasa dari kebuntuan: "Satu-satunya perkara yang dapat dicegah … pembusukan plasma udara di medan elektrik yang lemah adalah menaikkan suhu gas di saluran … hingga 5000-6000K" - dan kemudian mereka memberikan penjelasan yang luar biasa tentang bagaimana suhu permukaan Matahari dapat akan dicapai dan dikekalkan dalam saluran konduksi pembentukan - hingga kejutan arus utama. Dalam kes ini, penulis mengabaikan persoalan bagaimana udara akan bersinar pada suhu yang begitu tinggi - bagaimanapun, tidak ada cahaya yang kuat yang diperhatikan di saluran konduksi pembentukan.di mana kilat biasanya tumbuh”- tulis penulis. Mereka menawarkan jalan keluar yang luar biasa dari kebuntuan: "Satu-satunya perkara yang dapat dicegah … pembusukan plasma udara di medan elektrik yang lemah adalah menaikkan suhu gas di saluran … menjadi 5000-6000K" - dan kemudian mereka memberikan penjelasan yang hebat tentang bagaimana suhu permukaan Matahari akan dicapai dan dikekalkan dalam saluran konduksi pembentukan - hingga kejutan arus utama. Dalam kes ini, penulis mengabaikan persoalan bagaimana udara akan bersinar pada suhu yang begitu tinggi - bagaimanapun, tidak ada cahaya yang kuat yang diperhatikan di saluran konduksi pembentukan.ini untuk menaikkan suhu gas di saluran … menjadi 5000-6000K "- dan kemudian susun atur yang luar biasa diberikan pada topik bagaimana suhu permukaan Matahari dapat dicapai dan dipertahankan dalam saluran konduksi pembentukan - hingga kejutan arus utama. Dalam kes ini, penulis mengabaikan persoalan bagaimana udara akan bersinar pada suhu yang begitu tinggi - bagaimanapun, tidak ada cahaya yang kuat yang diperhatikan di saluran konduksi pembentukan.ini untuk menaikkan suhu gas di saluran … menjadi 5000-6000K "- dan kemudian susun atur yang luar biasa diberikan pada topik bagaimana suhu permukaan Matahari dapat dicapai dan dipertahankan dalam saluran konduksi pembentukan - hingga kejutan arus utama. Dalam kes ini, penulis mengabaikan persoalan bagaimana udara akan bersinar pada suhu yang begitu tinggi - bagaimanapun, tidak ada cahaya yang kuat diperhatikan pada saluran konduksi pembentukan.
Video promosi:
Kami menambah bahawa ada upaya sebelumnya untuk mencadangkan mekanisme yang akan memainkan peranan tambahan dalam pembentukan saluran konduksi dan memfasilitasi kerusakan longsoran. Jadi, Tverskoy memberikan pautan kepada Kaptsov, yang menguraikan teori Loeb dan Mick. Menurut teori ini, di kepala saluran konduksi yang semakin meningkat terdapat ion teruja - dengan tenaga pengujaan melebihi tenaga pengionan atom. Ion-ion ini memancarkan foton panjang gelombang pendek yang mengionkan atom - yang menyumbang kepada pembentukan saluran pengaliran. Tanpa menafikan adanya mekanisme ini, kita perhatikan bahawa di sini, sekali lagi, tenaga kinetik elektron dibelanjakan untuk pengujaan ion - yang sebaliknya akan langsung menuju pengionan atom. Pengionan tidak langsung, melalui pengujaan ion dan pelepasan foton panjang gelombang pendek, kurang berkesan daripada pengionan langsung oleh hentaman elektron. Oleh itu, pengionan tidak langsung ini tidak memudahkan pemecahan longsoran, tetapi, sebaliknya, menyukarkannya, memberikan kerugian tenaga semasa pembentukan longsoran - terutamanya jika kita mengambil kira bahawa foton pengion, tanpa cas, harus tersebar ke semua arah, dan saluran konduksi tumbuh ke arah yang disukai. Akhirnya, adalah kenyataan: "ion yang dipancarkan" tidak membantu pita panjang untuk terbentuk dalam keadaan makmal.
Tetapi pertumbuhan saluran konduksi bukan sahaja menjadi misteri pada kekuatan medan elektrik yang ada - penghentian pertumbuhan ini, dengan jeda yang signifikan antara penambahan berturut-turut, tetap menjadi misteri. Schonland menulis: "Jeda antara langkah berturut-turut untuk pemimpin langkah sangat sedikit berbeza … Dalam 90% daripada banyak pemimpin yang dikaji, jeda antara 50 hingga 90 m saat. Oleh itu, sukar untuk menerima penjelasan mengenai jeda yang tidak termasuk mekanisme pembuangan gas asas. Oleh itu, jeda hampir tidak dapat dikaitkan dengan sifat cas apa pun di awan, yang memberi makan kepada pemimpin, kerana ini semestinya memberikan sebilangan jeda dari flash ke flash. Atas sebab yang sama, sebarang tafsiran harus dibuang.berdasarkan ayunan di saluran antara awan dan hujung pemimpin atau impuls yang bergerak di sepanjang saluran ini. Dari penjelasan tersebut, peningkatan dalam jangka masa jeda seiring dengan bertambahnya saluran, tetapi kenaikan tersebut tidak diperhatikan”(terjemahan kami). Tetapi penjelasan yang wajar mengenai jeda, berdasarkan "mekanisme pembuangan gas yang bersifat mendasar," belum dicadangkan. Manusia menulis: "Untuk benar-benar menyesatkan pembaca, dalam literatur mengenai" teori "kilat, data makmal, banyak yang bertentangan, sering diekstrapolasi untuk" menjelaskan "fenomena kilat. Keadaan menyedihkan umum digambarkan oleh pelbagai teori pemimpin langkah … Dalam kebanyakan sumber sastera mengenai kilat perkataanDari penjelasan tersebut, peningkatan dalam jangka masa jeda seiring dengan bertambahnya saluran, tetapi kenaikan tersebut tidak diperhatikan”(terjemahan kami). Tetapi penjelasan yang wajar mengenai jeda, berdasarkan "mekanisme pembuangan gas yang bersifat mendasar," belum dicadangkan. Manusia menulis: "Untuk benar-benar menyesatkan pembaca, dalam literatur mengenai" teori "kilat, data makmal, banyak yang bertentangan, sering diekstrapolasi untuk" menjelaskan "fenomena kilat. Keadaan menyedihkan umum digambarkan oleh pelbagai teori pemimpin langkah … Dalam kebanyakan sumber sastera mengenai kilat perkataanDari penjelasan tersebut, peningkatan dalam jangka masa jeda seiring dengan bertambahnya saluran, tetapi kenaikan tersebut tidak diperhatikan”(terjemahan kami). Tetapi penjelasan yang wajar mengenai jeda, berdasarkan "mekanisme pembuangan gas yang bersifat mendasar," belum diusulkan. Manusia menulis: "Untuk benar-benar menyesatkan pembaca, dalam literatur mengenai" teori "kilat, data makmal, banyak yang bertentangan, sering diekstrapolasi untuk" menjelaskan "fenomena kilat. Keadaan menyedihkan umum digambarkan oleh pelbagai teori pemimpin langkah … Dalam kebanyakan sumber sastera mengenai kilat perkataan"Untuk benar-benar menyesatkan pembaca, dalam literatur 'teori' kilat, data makmal, banyak yang bertentangan, sering diekstrapolasi untuk 'menjelaskan' fenomena kilat. Keadaan menyedihkan umum digambarkan oleh pelbagai teori pemimpin langkah … Dalam kebanyakan sumber sastera mengenai kilat perkataan"Untuk benar-benar menyesatkan pembaca, dalam literatur 'teori' kilat, data makmal, banyak yang bertentangan, sering diekstrapolasi untuk 'menjelaskan' fenomena kilat. Keadaan menyedihkan umum digambarkan oleh pelbagai teori pemimpin langkah … Dalam kebanyakan sumber sastera mengenai kilat perkataan pilot-leader dan streamer menggantikan penjelasan mengenai makna fizikal fenomena. Tetapi memberi nama tidak bermaksud menjelaskan. " Akhirnya, inilah satu lagi petikan: “Banyak hipotesis mengenai mekanisme pemimpin langkah sangat tidak sempurna, tidak meyakinkan, dan sering kali tidak masuk akal sehingga kita tidak akan membincangkannya di sini. Hari ini kita tidak bersedia untuk menawarkan mekanisme kita sendiri”.
Pendek kata, ini adalah pandangan moden sains mengenai fizik kilat. Mari kita sekarang mengemukakan pendekatan alternatif.
Bagaimana graviti mengganggu fenomena elektromagnetik
Dinamika caj percuma dikaji dengan baik untuk kes-kes apabila zarah-zarah bercas yang terlibat mempunyai potensi gravitasi yang hampir sama. Tetapi jika zarah-zarah yang terlibat cukup tersebar di sepanjang ketinggian, sifat dinamika caj percuma ternyata berbeza secara radikal.
Menurut konsep dunia fizikal "digital", muatan elektrik asas bukan ciri tenaga, hanya menjadi tanda untuk zarah, pengecam untuk program yang memberikan fenomena elektromagnetik. Label cas untuk zarah dilaksanakan secara fizikal secara sederhana. Ia mewakili denyutan kuantum pada frekuensi elektron f e, nilainya ditentukan oleh formula de Broglie hf e = m e c 2, di mana h adalah pemalar Planck, m eialah jisim elektron, c adalah kelajuan cahaya. Tanda positif atau negatif muatan dasar ditentukan oleh fasa denyutan kuantum pada frekuensi elektron: denyutan yang mengenal pasti cas satu tanda berada dalam fasa, tetapi merupakan antifasa kepada denyutan yang mengenal pasti cas tanda yang berbeza.
Jelas bahawa hanya riak yang mempunyai frekuensi yang sama dapat terus berada dalam fasa atau antiphase. Sekiranya frekuensi kedua denyutan berbeza, maka perbezaan fasa mereka berubah dengan masa, sehingga keadaan fasa dan antifasa mereka berulang bergantian pada frekuensi perbezaan.
Sekarang mari kita ingat bahawa graviti, menurut model kita, disusun sedemikian rupa sehingga jisim zarah-zarah unsur dan frekuensi denyutan kuantum yang sesuai bergantung pada potensi graviti - meningkat ketika mereka naik di sepanjang menegak tempatan. Jadi, untuk ruang dekat bumi, hubungannya adalah sah.
di mana R adalah jarak ke pusat Bumi, f ¥ adalah frekuensi denyutan kuantum "di tak terhingga", G adalah pemalar graviti, M adalah jisim Bumi, c adalah kelajuan cahaya.
Membandingkan kriteria untuk mengenal pasti kesamaan cas-nama-perbezaan dan pergantungan frekuensi elektron pada potensi graviti, kita mendapat akibat paradoks. Frekuensi elektron zarah dalam potensi graviti yang sama adalah sama, oleh itu, cas bertentangan yang terletak pada ketinggian yang sama mesti selalu dengan nama yang sama, dan cas yang sama mestilah dengan nama yang sama. Tetapi keadaan yang berbeza harus berlaku untuk dua zarah yang dipisahkan oleh perbezaan ketinggian DH. Perbezaan relatif antara frekuensi elektronik mereka, seperti berikut dari (1), adalah
di mana g ialah pecutan graviti tempatan, f e = 1.24 × 10 20 Hz adalah nilai tempatan frekuensi elektron. Untuk kedua-dua zarah ini, keadaan denyutan dalam fasa dan antifasa denyutan elektronik diulang secara kitaran, dan tempoh pengulangan adalah 1 / D f e. Ini bermaksud bahawa untuk program yang mengawal zarah bermuatan, cas kedua zarah kita, yang saling berkaitan, harus bergantian dengan nama yang sama, maka tidak seperti.
Pendekatan sedemikian, pada pandangan pertama, bertentangan dengan konsep tanda mutlak cas unsur yang wujud dalam zarah tertentu. Tetapi percanggahan ini jelas. Oleh itu, elektron pada ketinggian apa pun berkelakuan seperti pemilik cas negatif asas, kerana untuk setiap potensi graviti, sebagai tambahan kepada nilai frekuensi elektron, dua fasa denyutan berlawanan semasa pada frekuensi ini diprogramkan, menetapkan dua tanda cas elektrik - dan fasa denyutan semasa untuk elektron selalu sepadan dengan cas negatif. Dalam pengertian ini, tanda negatif cas elektron adalah mutlak. Peralihan tanda cas adalah sifat relatif; ia menampakkan dirinya dalam sepasang zarah bermuatan bebas, yang jaraknya cukup tinggi.
Sebelum menjelaskan apa yang dimaksudkan dengan "jarak ketinggian yang mencukupi", kita perhatikan bahawa dalam keadaan kecerunan tegak frekuensi elektron, walaupun dengan perbezaan ketinggian yang dapat diabaikan yang memisahkan dua elektron, frekuensi elektronnya berbeza, dan perbezaan fasa denyutan elektronya berubah dengan masa. Sekiranya untuk sepasang elektron seperti itu, kesamaan cas-nama yang berbeza antara satu sama lain hanya berlaku pada saat-saat antifasa fasa tepat denyutan elektronik mereka, maka "daya tarikan tolakan" bersama mereka akan diberikan hanya pada saat-saat yang berasingan ini. Jadi, dengan perbezaan ketinggian 1 cm, dua elektron akan "saling merasakan" satu sama lain untuk waktu yang singkat dengan berkala, menurut (2), sekitar 7 ms. Dan ini tidak diperhatikan dalam pengalaman: mereka saling "merasakan" satu sama lain.
Dari sini kami menyimpulkan: langkah-langkah khas telah diambil untuk memastikan bahawa zarah-zarah bermuatan, yang berada dalam potensi graviti yang berbeza dan mempunyai frekuensi elektronik yang berbeza, secara berterusan menunjukkan cas-casnya saling berkaitan. Adalah logik untuk menganggap bahawa kesamaan nama-cas ditentukan bukan untuk fasa-antiphase tepat denyutan elektronik, tetapi untuk koridor fasa yang lebih luas. Yaitu, cas dianggap sama dengan nama jika perbezaan fasa denyutan kuantum yang sesuai pada frekuensi elektron berada dalam selang 0 ± (p / 2) - dan tidak seperti jika perbezaan fasa ini jatuh ke dalam selang p ± (p / 2). Hasil daripada definisi seperti perbezaan-sama-nama-caj, hampir semua zarah bermuatan yang terletak pada ketinggian yang berbeza akan sentiasa dilindungi oleh kawalan program,bertanggungjawab terhadap fenomena elektromagnetik.
Tetapi, seperti yang kami fikirkan, pengoperasian program-program ini disederhanakan secara radikal dengan menghilangkan kebutuhan untuk melakukan perubahan bersama dalam tanda-tanda tuduhan yang dipisahkan oleh perbezaan ketinggian yang kecil. Untuk ini, melalui manipulasi perisian fasa denyutan kuantum pada frekuensi elektronik, lapisan mendatar bersebelahan diatur - dengan ketebalan kira-kira beberapa puluh meter - di mana denyutan ini, walaupun penyebaran frekuensi kecil, berlaku secara kuasi-dalam-fasa. Dalam setiap lapisan ini, yang akan kita sebut lapisan kuasi-inphase, fasa denyutan semasa pada ketinggian pusat lapisan adalah rujukan, dan denyutan yang berlaku di atas dan di bawah pusat lapisan ini berdenyut dalam fasa sehingga mereka tetap berada di 0 ± (p / 2) dengan denyutan di tengah lapisan - seperti yang ditunjukkan secara skematik pada Gambar 1. Manipulasi fasa seperti itu tidak melanggar gradien frekuensi yang memberikan gravitasi, tetapi mereka menetapkan keseragaman caj berterusan untuk semua elektron bebas yang berada dalam satu lapisan kuasi-dalam-fasa. Pada masa yang sama, perubahan siklik caj-elektron bebas dengan nama yang sama berlaku hanya bagi mereka yang berada di lapisan berlainan kuasi-dalam-fasa - dengan frekuensi yang sama dengan perbezaan frekuensi elektronik pada ketinggian tengah lapisan-lapisan ini.perbezaan frekuensi elektronik yang sama pada ketinggian tengah lapisan ini.perbezaan frekuensi elektronik yang sama pada ketinggian tengah lapisan ini.
Gambar: 1
Sekiranya model kami betul, maka lebihan caj ruang di atmosfera, yang terletak di dalam satu lapisan kuasi-inphase, akan menyebabkan kesan daya siklik "naik dan turun" pada zarah bermuatan bebas di bawahnya. Sekiranya luas caj berlebihan merangkumi beberapa lapisan kuasi-inphase, maka cas setiap lapisan harus menimbulkan kesan pada frekuensi sendiri - dan dengan itu, spektrum frekuensi dari keseluruhan kesan harus lebih luas. Oleh itu, caj ruang statik di atmosfer - dengan fakta kehadiran mereka - semestinya menghasilkan bunyi jalur lebar dalam peralatan elektronik, dan, terutamanya secara berkesan, pada peralatan penerima radio. Oleh itu, apabila batas atas kawasan pengisian berlebihan berada 3 km di atas penerima radio, frekuensi atas pita kebisingan yang dapat dihasilkan di penerima adalahmestilah sekitar 40 MHz. Adakah terdapat kebisingan dalam praktik?
Bunyi memang berlaku
Sangat terkenal bahawa penerimaan radio pada medium dan terutama pada panjang gelombang yang panjang terganggu, selain yang disebut. atmosfera bersiul, dan gangguan ciri lain, yang secara akustik menampakkan diri mereka sebagai bunyi bising (gemerisik) dan berderak. Gangguan ini meningkat dengan mendadak ketika ribut petir tempatan menghampiri dan melemah ketika surut, tetapi jelas bahawa ia tidak disebabkan oleh pelepasan petir tempatan. Sesungguhnya, dengan watak berdenyut, pelepasan individu masing-masing memberikan gangguan jangka pendek yang terpisah - sementara kebisingan yang dimaksudkan dicirikan oleh kesinambungan dalam masa. Penjelasan cerdik, yang disertakan dalam hampir semua buku teks, menyatakan kebisingan ini adalah akibat pelepasan kilat yang terjadi di seluruh dunia sekaligus - setelah semua, menurut beberapa perkiraan, kira-kira 100 kilat menyerang permukaan bumi setiap saat. Tetapi persoalan tidak masuk akal tetap terbuka mengapa gangguan akibat kilat, jarak jauh pada jarak jauh, meningkat dengan mendadak ketika ribut petir setempat menghampiri.
Pengalaman amatur radio yang kaya dapat ditambah dengan pengalaman sedih dari penerbang. Arahan dan pesanan mengatur tindakan kru ketika pesawat memasuki zon peningkatan elektrifikasi atmosfera - kerana bahaya kerusakan pada pesawat oleh pelepasan elektrik statik. Istilah "kerosakan pada pesawat oleh pelepasan elektrik di luar zon aktiviti ribut petir" adalah tipikal di sini. Sesungguhnya, dalam peratusan kes yang besar, terutama pada musim sejuk, zon peningkatan elektrifikasi atmosfera terbentuk tanpa adanya ribut petir, dan jika kawasan pengisian ruang tidak mempunyai batas yang jelas, maka tidak menimbulkan suar pada layar radar udara dan darat. Kemudian letupan pesawat di zon peningkatan elektrifikasi atmosfera tidak diramalkan, tetapi ditentukan oleh juruterbang sebenarnya, tanda yang paling penting adalah kemunculan gangguan radio yang kuat,yang muncul, sekali lagi, sebagai bunyi dan bunyi berderak di fon kepala juruterbang. Sebab kebisingan dan keretakan ini adalah elektrifikasi pesawat yang kuat, iaitu lebihan caj di atasnya. Dapat diasumsikan bahawa pelepasan elektrik statik dari pesawat (korona) menghasilkan kebisingan dan keretakan pada jalur frekuensi radio yang digunakan. Tetapi ingat bahawa bunyi dan bunyi yang sama - dalam keadaan yang sama dengan peningkatan elektrifikasi atmosfera - juga dihasilkan oleh penerima radio darat, yang mana tidak sesuai untuk membincangkan mengenai elektrik yang kuat.bahawa bunyi dan bunyi yang sama analognya - dalam keadaan yang sama analognya dengan peningkatan elektrifikasi atmosfera - juga diberikan oleh penerima radio darat, yang mana tidak sesuai untuk membincangkan mengenai elektrik yang kuat.bahawa bunyi dan bunyi yang sama analognya - dalam keadaan yang sama analognya dengan peningkatan elektrifikasi atmosfera - juga diberikan oleh penerima radio darat, yang mana tidak sesuai untuk membincangkan mengenai elektrik yang kuat.
Membandingkan pengalaman amatur radio dan penerbang udara, kami sampai pada kesimpulan bahawa penyebab utama bunyi di atas di kedua-dua peralatan darat dan di atas kapal sebenarnya sama, dan alasan ini tidak diketahui oleh sains, kerana tidak berkaitan dengan pelepasan kilat di seluruh dunia, dan juga dengan elektrifikasi pesawat. Kami mengaitkan alasan ini dengan muatan volumetrik tempatan di atmosfera, kehadirannya cukup untuk kesan daya perubahan tanda pada zarah bermuatan bebas, menurut mekanisme yang dinyatakan di atas.
Mengenai arus elektron di sepanjang konduktor menegak panjang
Sekiranya model di atas betul untuk kelakuan fasa frekuensi denyutan kuantum dalam elektron bebas yang diedarkan sepanjang ketinggian, maka konsep tradisional mengenai perbezaan potensi - kerana fenomena elektrik yang melibatkan perbezaan ketinggian yang besar, kehilangan makna. Contohnya, biarkan konduktor menegak meregangkan beberapa lapisan fasa kuasi-dalam. Maka tidak masuk akal untuk mengatakan bahawa beberapa perbezaan potensi berterusan diterapkan pada hujungnya. Sesungguhnya, jenis perbezaan potensi tetap yang dapat kita bicarakan jika tanda-tanda cas elektron di hujung atas dan bawah konduktor ternyata sama dengan nama, maka tidak seperti - dengan frekuensi, katakanlah, 1 MHz? Dalam kes ini, adalah betul untuk bercakap mengenai kepekatan lebihan elektron pada salah satu hujung konduktor - iaitu gunakan alat konseptual,di mana logik program dibina, yang menghilangkan ketidaksamaan yang disebut dalam taburan cas, menggerakkan lebihan elektron di sepanjang konduktor.
Tetapi walaupun menggunakan terminologi yang betul, penjelasan diperlukan: bagaimana, misalnya, talian kuasa berfungsi di antara titik dengan perbezaan ketinggian yang besar - iaitu bagaimana arus elektron (terutamanya malar) melalui konduktor, di bahagian yang berdekatan di mana cas elektron tidak selalu dengan nama yang sama, tetapi beralih antara keadaan dengan nama yang sama dan nama yang berlawanan pada frekuensi radio.
Mari kita perhatikan kes panjang konduktor menegak di mana pecutan graviti g dapat dianggap berterusan. Kemudian, kerana ia boleh dianggap, ketebalan daripada terlibat lapisan seakan-inphase adalah sama, dan oleh itu, perbezaan df e antara kekerapan rujukan denyutan di lapisan bersebelahan adalah sama. Dengan lebar p yang sama dari koridor fasa, yang memberikan pengenalpastian caj yang sama atau berlawanan (lihat di atas), dua keadaan di konduktor akan saling mengganti dengan berkala 1 / df e. Yaitu, tempoh separuh akan berlangsung melalui nama yang sama dengan cas elektron di semua lapisan, dan tanda-tanda separuh masa lain bagi cas elektron akan bergantian dari lapisan ke lapisan - dalam kes ini, mana-mana lapisan boleh diambil sebagai rujukan.
Kami berminat dengan soalan: jika, katakanlah, kelebihan elektron berterusan dikekalkan di hujung atas konduktor kita, maka apakah sifat arus elektron yang dihasilkan dalam konduktor? Pada selang waktu dengan identiti ujung ke hujung cas, jelas bahawa elektron akan bergerak ke bawah sepanjang keseluruhan konduktor. Pada selang masa dengan tanda-tanda cas elektron bergantian lapisan demi lapisan, keadaan akan menjadi lebih rumit. Pada lapisan di mana cas elektron akan sama dengan cas lebihan di bahagian atas, elektron akan bergerak ke bawah, dan di lapisan di mana mereka akan bertentangan, mereka akan bergerak ke atas. Perhatikan bahawa arus elektron "negatif" ke bawah dan arus elektron "positif" ke atas setara. Dan mana-mana pengesan akan mengesan, dalam masalah kita, arus searah yang sama di mana-mana konduktor - jika kita mengabaikan pemeluwapan dan kekurangan elektron bebas,yang akan diperoleh pada persimpangan lapisan untuk setiap selang waktu dengan tanda cas bergantian lapisan demi lapisan. Dan pecahan kondensasi-jarang ini akan dapat diabaikan, kerana kelajuan kemajuan elektron pada konduktor, walaupun dengan arus kuat, hanya beberapa sentimeter sesaat.
Oleh itu, perbezaan tanda-tanda cas elektron, yang diperkatakan oleh model kami, secara praktikalnya tidak mempengaruhi proses pergerakan lebihan elektron di sepanjang konduktor menegak yang panjang. Tetapi kilat menyerang melalui udara, yang dalam keadaan normal bukan konduktor. Agar kilat menjadi mungkin, saluran konduksi mesti terbentuk di udara, iaitu saluran dengan tahap pengionan yang cukup tinggi.
Bagaimana keadaan kerosakan udara frekuensi tinggi diciptakan di bawah ribut petir
Di bahagian bawah awan ribut petir, dari mana pembentukan saluran konduksi untuk sambaran kilat, caj berlebihan dipusatkan - sebagai peraturan, negatif. Panjang menegak luas kepekatan muatan ini boleh menjadi 2-3 km.
Nampaknya kepekatan muatan yang kuat ini akan menyebabkan penyerapan elektrik zarah bermuatan bebas, yang terdapat dalam jumlah kecil di udara yang tidak dapat ditembusi antara awan dan tanah. Tindakan daya statik pada elektron bebas akan lebih berkesan daripada pada ion - jika dibandingkan, elektron kurang inersi dan pergerakan yang lebih tinggi. Tetapi dalam literatur mengenai elektrik atmosfera, kita tidak dapat menyebut tentang penyerapan elektron atmosfera di bawah ribut petir ke tanah - dan arus ini tidak dapat disedari. Dan tidak ada seorang pun pengarang yang mengemukakan soalan: mengapa tidak ada penyimpangan seperti itu?
Model kami dengan mudah menerangkan paradoks ini dengan fakta bahawa kepekatan cas yang kuat di atmosfera tidak menyebabkan kesan daya statik pada zarah-zarah bebas yang dibebankan di bawahnya, tetapi pada tanda ganti - lebih-lebih lagi, dalam jalur frekuensi lebar yang ditentukan oleh tahap menegak kepekatan cas. Dengan kesan seperti itu, dalam pergerakan elektron atmosfera yang dihasilkan tidak ada komponen yang sesuai dengan arus terus - seperti pada konduktor dengan muatan berlebihan pada satu hujung - elektron ini hanya mengalami "bumpiness" frekuensi tinggi.
Tetapi "kebongkaran" elektron atmosfera ini memastikan, pada pendapat kami, pembentukan saluran konduksi untuk serangan kilat. Sekiranya tenaga kinetik elektron bebas akibat pendedahan frekuensi tinggi mencukupi untuk pengionan atom udara, maka kerosakan frekuensi tinggi tanpa elektrod berlaku. Telah diketahui bahawa pemecahan HF berlaku pada kekuatan medan yang jauh lebih rendah daripada pemecahan longsoran, dan semua perkara lain sama. Ini menjelaskan misteri pembentukan saluran konduksi untuk sambaran kilat pada voltan yang jauh dari mencukupi untuk kerosakan longsoran.
Adalah penting untuk menambah bahawa N. Tesla mengejutkan sezamannya dengan tontonan pelepasan lama di udara, yang disebabkan olehnya secara buatan - dia bahkan disebut "tuan kilat." Telah diketahui bahawa rahsia Tesla tidak hanya terdiri dari penggunaan voltan yang sangat tinggi, tetapi juga pada penggantian voltan ini, pada frekuensi puluhan kHz dan lebih tinggi. Oleh itu, jenis kerosakan udara dalam kilat Tesla sudah tentu frekuensi tinggi.
Tetapi marilah kita kembali ke pemecahan udara HF, yang membentuk saluran konduksi untuk serangan kilat awan-ke-tanah. Jelas bahawa, dengan ketumpatan elektron bebas yang sama di seluruh ketinggian antara awan dan tanah, pemecahan HF pertama-tama akan berlaku di mana, kerana kesan HF, elektron mempunyai tenaga kinetik maksimum. Di antara awan dan tanah, tenaga elektron atmosfera menjadi maksimum di kawasan yang berdekatan dengan "dasar" awan: pertama, terdapat intensiti maksimum pendedahan HF, dan, kedua, kepadatan udara minimum di sana, yang mendorong percepatan elektron. Itulah sebabnya, dalam kes kami, kerosakan HF bermula dari bawah awan ribut petir. Tetapi tidak tumbuh sama sekali ke seluruh ketinggian antara awan dan tanah - hanya tumbuh satu langkah pada "pemimpin langkah".
Apa yang menentukan panjang langkah pemimpin
Jadi, saluran konduksi untuk kilat awan-ke-tanah mula tumbuh dari kawasan yang berdekatan dengan "bawah" ribut petir. Nampaknya pemecahan HF yang berkembang dari awan ke tanah dapat mengembangkan saluran pengaliran sekaligus untuk keseluruhan panjang yang diizinkan oleh intensiti pendedahan HF - intensiti ini akan cukup untuk memastikan tahap pengionan udara yang diperlukan. Tetapi pendekatan ini tidak memperhitungkan keadaan khusus yang ada di batas lapisan kuasi-inphase.
Memang, mari kita pertimbangkan elektron bebas, yang, pada tahap percepatan tindakan RF, melintasi batas antara lapisan kuasi-inphase yang berdekatan. Sekiranya, pada saat melintasi sempadan, di lapisan bersebelahan ini terdapat nama yang sama dengan cas elektron, maka tidak ada yang istimewa akan terjadi pada elektron kita - tahap pecutan kesan RF akan berterusan. Tetapi jika peralihan sempadan jatuh pada perbezaan cas elektron di lapisan tetangga, maka hasil peralihan sempadan seperti itu akan menjadi pembalikan fasa segera dari kesan HF: tahap percepatan akan berubah menjadi penurunan. Dalam kes ini, elektron tidak akan dapat merasakan kesan HF sepenuhnya, tidak seperti elektron yang berayun dalam satu lapisan kuasi dalam fasa atau melintasi sempadan di antara mereka apabila cas elektron di dalamnya mempunyai nama yang sama.
Ini menunjukkan bahawa pada batas antara lapisan kuasi dalam fasa yang berdekatan terdapat lapisan sempadan di mana sebahagian elektron bebas mempunyai tenaga kinetik yang jauh lebih rendah daripada yang diberikan oleh tindakan RF untuk elektron yang tinggal. Oleh kerana tenaga kinetik elektron yang berkurang juga bermaksud keupayaannya untuk mengionkan udara, di lapisan sempadan kecekapan pengionan dikurangkan - kira-kira separuh. Oleh itu, terdapat kebarangkalian yang tinggi bahawa pemecahan HF, setelah mencapai wilayah dengan kecekapan pengionan yang berkurang di lapisan sempadan, tidak akan dapat melewati wilayah ini, dan perkembangan pemecahan HF akan berhenti di situ.
Maka langkah-langkah pemimpin besar langkah harus bermula dan berakhir pada lapisan sempadan antara lapisan kuasi-inphase. Dan dengan panjang purata langkah pemimpin seseorang dapat menilai ketebalan lapisan kuasi-inphase - dengan mengambil kira bahawa jika satu langkah jatuh pada satu lapisan kuasi-inphase, maka panjang langkah harus meningkat ketika langkah menyimpang dari arah menegak. Sayangnya, kami tidak menemui data dalam literatur yang membolehkan kami mengesahkan atau membantah tesis mengenai peningkatan panjang langkah pemimpin ketika menyimpang dari menegak. Walau bagaimanapun, terdapat petunjuk bahawa kilat linier hampir mendatar terbentuk dengan lebih bebas - tanpa sekatan ketat pada panjang langkah pemimpin, yang ada untuk kilat "awan-ke-tanah". Memang, walaupun panjang kilat "awan-ke-tanah" rata-rata 2-3 km, "panjang kilat,apa yang berlaku di antara awan, mencapai 15-20 km dan lebih-lebih lagi.
Sekiranya penaakulan kami betul, maka ketebalan lapisan kuasi-inphase harus sedikit kurang dari panjang rata-rata langkah pemimpin. Pengarang yang berbeza memberikan nilai yang sedikit berbeza untuk panjang langkah purata - sebagai nilai anggaran kita akan memanggil angka 40 m. Sekiranya angka ini tidak jauh dari kebenaran, maka kita tidak akan banyak tersilap jika kita menyebut nilai 30 m sebagai nilai anggaran untuk ketebalan lapisan kuasi-dalam-fasa.
Apa yang berlaku dalam jeda antara penumpukan saluran konduksi
Pengalaman menunjukkan bahawa setelah penambahan saluran konduksi seterusnya sepanjang satu tahap pemimpin - yang mengambil masa kira-kira 1 ms - ada jeda sebelum membina tahap seterusnya; jeda ini berlangsung sekitar 50 ms. Apa yang berlaku semasa jeda ini?
Jawapannya menunjukkan: semasa jeda ini, elektron bebas bergerak dari awan di sepanjang keseluruhan saluran konduksi yang terbentuk, dengan pengisian bahagian yang baru tumbuh ke hujungnya, sehingga pada akhirnya ini kepekatan lebihan elektron mencukupi untuk pemecahan lapisan sempadan antara lapisan kuasi-inphase yang berdekatan. Kami mendapat pengesahan tesis mengenai kemajuan elektron di sepanjang saluran pengaliran dalam jeda antara penumpukan langkah pemimpin di Schonland, yang menulis mengenai kebetulan kelajuan pemimpin langkah dengan kelajuan drift elektron bebas - memandangkan kepadatan udara dan kekuatan medan elektrik. Di sini Shonland bercakap tentang kecepatan rata-rata pemimpin yang dilangkah, tetapi pemimpin ini maju dengan lontaran pendek, dan selebihnya sepanjang masa dia "berehat". Dan jika kecepatan rata-rata pemimpin langkah yang dihasilkan sama dengan kelajuan kemajuan elektron, ini bermaksud bahawa elektron bergerak di sepanjang bahagian saluran konduksi yang baru tumbuh tepat pada jeda berikut - bagaimanapun, dengan kelajuan drift mereka, mereka tidak akan mempunyai masa untuk maju di sepanjang bahagian baru semasa pembentukannya.
Dan, memang, pemecahan HF membentuk bahagian baru saluran pengaliran hanya melalui peningkatan tahap pengionan udara di dalamnya - bilangan elektron bebas dan ion positif meningkat, tetapi tetap sama antara satu sama lain. Oleh itu, pada mulanya tidak ada caj berlebihan di bahagian baru saluran konduksi - dan memerlukan masa untuk aliran masuknya. Itulah sebabnya, menurut pendapat kami, model penguatan medan Frenkel di hujung pemecahan yang semakin meningkat tidak dapat digunakan. Untuk peningkatan medan seperti itu, diperlukan lebihan caj di hujungnya. Tetapi kita melihat bahawa penumpukan saluran konduksi berlaku dengan tidak adanya caj berlebihan di hujung kerosakan yang semakin meningkat - caj berlebihan ini masuk dengan kelewatan yang ketara.
Mari kita tekankan bahawa ini adalah model pergerakan elektron dari awan di sepanjang saluran pengaliran semasa jeda antara penumpukan berturut-turut saluran ini yang memberikan jawapan paling mudah dan logik untuk persoalan bagaimana tahap pengionan yang tinggi dikekalkan dalam saluran selama jeda ini - apabila mekanisme yang memberikan kerosakan cepat, tidak lagi dapat mengatasi kehilangan ion akibat pengumpulan semula dan penyebaran. Pada pendapat kami, kemajuan elektron berlebihan yang menghasilkan ion tambahan melalui pengionan hentakan dan dengan itu menyumbang untuk mengekalkan keadaan pengaliran di saluran.
Kami menambah bahawa pergerakan elektron bebas dalam jeda antara penumpukan saluran konduksi berlaku bukan sahaja di sepanjang saluran yang sampai ke tanah dan di mana kejutan arus utama akan berlaku, tetapi juga di sepanjang semua saluran buntu yang bercabang. Ini dibuktikan secara visual oleh persamaan pertumbuhan banyak saluran sekaligus - apabila belum jelas yang mana satu dari mereka yang akan menjadi saluran kejutan arus utama.
Kejutan arus utama
Apabila saluran konduksi antara ribut petir dan tanah terbentuk sepenuhnya, kejutan arus utama (atau beberapa kejutan arus) berlaku di sepanjangnya. Kadang-kadang dalam literatur, kejutan arus utama sangat tidak berjaya disebut sebagai arus balik terbalik atau pelepasan terbalik. Istilah-istilah ini mengelirukan, memberikan kesan bahawa dalam pelepasan terbalik, elektron bergerak ke arah yang bertentangan dengan saluran di mana saluran pengaliran tumbuh dan di mana mereka bergerak ketika mereka tumbuh. Sebenarnya, dalam "pelepasan terbalik", elektron bergerak ke arah "ke hadapan", bergerak keluar dari awan - iaitu dari kawasan tumpuan mereka yang berlebihan - di atas tanah. "Kebalikan" pelepasan ini menampakkan dirinya secara eksklusif melalui dinamika yang diperhatikan. Faktanya ialah sejurus selepas pembentukan saluran konduksi antara awan dan tanah,dipenuhi dengan elektron berlebihan, kejutan arus utama berkembang sedemikian rupa sehingga, pertama sekali, elektron mula bergerak di bahagian saluran yang paling dekat dengan tanah, kemudian - di bahagian yang lebih tinggi, dll. Pada masa yang sama, pinggir zon cahaya yang kuat, yang dihasilkan oleh gerakan elektron yang kuat ini, bergerak dari bawah ke atas - yang memberi alasan kepada penulis lain untuk membicarakan "pelepasan terbalik".
Cahaya semasa kejutan arus utama mempunyai ciri menarik. "Sebaik sahaja pemimpin mencapai Bumi, pelepasan utama segera muncul, menyebar dari Bumi ke awan. Pelepasan utama jauh lebih kuat dalam pencahayaan, dan telah diperhatikan bahawa ketika pelepasan utama bergerak ke atas, pencahayaan ini berkurang, terutama ketika melewati titik bercabang. Peningkatan cahaya tidak pernah diperhatikan ketika pelepasan bergerak ke atas. Kami menerangkan ciri-ciri ini dengan fakta bahawa, pada peringkat awal kejutan arus utama, arus elektron di saluran pengaliran utama, yang terbentang dari awan ke tanah, disuap oleh arus elektron dari cawangan buntu - sama seperti sungai yang diberi arus oleh aliran yang mengalir ke dalamnya. Arus ini, yang memberi kesan kejutan pada saluran utama, benar-benar "terbalik":elektron kemudian kembali dari cawangan buntu ke saluran utama.
Rakaman video mengenai kilat awan-ke-tanah dalam gerakan perlahan tersedia secara bebas di Internet. Mereka dengan jelas menunjukkan, dengan cahaya penyebaran yang lemah, dinamika kemajuan elektron di sepanjang saluran konduksi yang semakin meningkat - dengan percabangan yang banyak. Akhirnya, pelepasan bercahaya terang berlaku di sepanjang saluran utama, pada mulanya disertai dengan cahaya di cawangan sisi - yang mati lebih cepat daripada cahaya di saluran utama, kerana elektron dari awan sekarang tidak memasuki cabang sisi, tetapi bergerak di sepanjang saluran utama ke dalam tanah.
Kesimpulannya
Kami tidak mendakwa dapat menutup sepenuhnya fenomena yang berlaku ketika kilat menyambar. Kami hanya mempertimbangkan petir linier awan-ke-tanah biasa. Tetapi untuk pertama kalinya kami memberikan penjelasan sistemik mengenai fizik kilat seperti itu. Kami telah menyelesaikan teka-teki kemungkinan kilat pada kekuatan medan elektrik yang jauh dari cukup untuk kerosakan udara longsor - bagaimanapun, kerosakan di sini ternyata bukan longsor, tetapi frekuensi tinggi. Kami telah memberikan sebab untuk kerosakan RF ini. Dan kami menjelaskan mengapa pemecahan ini berkembang di segmen berturut-turut, dengan jeda yang ketara di antara mereka.
Semua penjelasan ini ternyata merupakan akibat langsung dari idea kami mengenai sifat elektrik dan mengenai organisasi graviti - namun, dengan beberapa andaian yang jelas. Peranan utama dimainkan oleh idea organisasi graviti, kerana kilat muncul kepada kita sebagai fenomena elektrik-graviti. Yang mengejutkan, fenomena kilat antara ribut petir dan bumi ternyata menjadi bukti penting mengenai kebenaran dua konsep asas dunia fizikal "digital" sekaligus, mengenai intipati elektrik dan graviti - bagaimanapun, kilat menemui penjelasan yang munasabah atas dasar menjahit kedua konsep ini.
Kami menambah bahawa fizik kilat linier di antara ribut petir dan bumi dapat berfungsi sebagai titik permulaan untuk menjelaskan sifat jenis kilat lain. Sebagai contoh, keteraturan susunan lapisan dengan keadaan khas pengionan udara dapat memainkan peranan penting dalam pembentukan apa yang disebut. zip bermanik.
Pengarang: A. A. Grishaev, penyelidik bebas
