Выпуски

 / 

2018

 / 

Август

  

Конференции и симпозиумы


Физика молнии: новые подходы к моделированию и перспективы спутниковых наблюдений

 а,  а, б,  б,   в, б,  б
а Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603000, Российская Федерация
б Институт космических исследований РАН, ул. Профсоюзная 84/32, Москва, 117997, Российская Федерация
в Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

Обсуждаются фундаментальные проблемы физики молнии и последние достижения инструментальной (прежде всего спутниковой) регистрации разрядных явлений в атмосфере. Формирование в грозовом облаке плазменных образований с параметрами, необходимыми для зарождения и развития молниевого разряда, рассматривается как индуцированный электростатическим шумом неравновесный фазовый переход. Источником шума является коллективная динамика заряженных гидрометеоров — взвешенных в конвективном потоке льдинок и капель воды. Взаимовлияние плазменных образований и их поляризация в крупномасштабном электрическом поле грозового облака обеспечивает эффективную генерацию стримеров, описание которых в рамках теории случайных графов и перколяционной теории составляет основу феноменологического представления разряда как фрактальной диссипативной структуры. В рамках указанного подхода удаётся решить ряд важнейших проблем грозового электричества, в том числе объяснить механизм инициации молнии в существенно подпороговых электрических полях, свойства и морфологию молниевых разрядов различных типов, а также построить самосогласованное описание их широкополосного электромагнитного излучения. Обсуждаются дальнейшие перспективы развития модели и важная роль предстоящих спутниковых экспериментов по регистрации интенсивного электромагнитного излучения грозовых облаков.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: атмосферное электричество, физика молнии, спутниковые наблюдения грозовых разрядов
PACS: 92.60.Pw, 93.85.−q (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.04.038221
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/8/e/
Цитата: Иудин Д И, Давыденко С С, Готлиб В М, Долгоносов М С, Зелёный Л М "Физика молнии: новые подходы к моделированию и перспективы спутниковых наблюдений" УФН 188 850–864 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 30 сентября 2017, 19 апреля 2017

English citation: Iudin D I, Davydenko S S, Gotlib V M, Dolgonosov M S, Zelenyi L M “Physics of lightning: new model approaches and prospects of the satellite observationsPhys. Usp. 61 766–778 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.04.038221

Список литературы (88) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (20)

  1. Christian H J et al. J. Geophys. Res. 108 4005 (2003)
  2. Rakov V A, Uman M A Lightning: Physics and Effects (New York: Cambridge Univ. Press, 2003)
  3. Gurnett D A et al. Geophys. Res. Lett. 6 511 (1979)
  4. Warwick J W et al. Science 212 239 (1981)
  5. Zarka P, Pedersen B M Nature 323 605 (1986)
  6. Gurnett D A et al. J. Geophys. Res. 95 20967 (1990)
  7. Ксанфомалити Л В и др. Письма в Астрон. журн. 5 229 (1979); Ksanfomaliti L V et al. Sov. Astron. Lett. 5 122 (1979)
  8. Райзер Ю П Физика газового разряда (Долгопрудный: Интеллект, 2009); Пер. на англ. яз., Raizer Yu P Gas Discharge Physics (Berlin: Springer, 1997)
  9. Sadighi S et al. J. Geophys. Res. Atmos. 120 3660 (2015)
  10. Popov N A J. Phys. D 44 285201 (2011)
  11. Petersen D et al. J. Geophys. Res. 113 17205 (2008)
  12. Solomon R, Schroeder V, Baker M B Q. J. R. Meteorol. Soc. 127 2683 (2001)
  13. Loeb L B J. Geophys. Res. 71 4711 (1966)
  14. Griffiths R, Phelps C J. Geophys. Res. 81 3671 (1976)
  15. Phelps C T, Griffiths R F J. Appl. Phys. 47 2929 (1976)
  16. Gurevich A V, Milikh G M, Roussel-Dupre R Phys. Lett. A 165 463 (1992)
  17. Marshall T C, McCarthy M P, Rust W D J. Geophys. Res. 100 7097 (1995)
  18. Gurevich A V, Zybin K P, Roussel-Dupre R A Phys. Lett. A 254 79 (1999)
  19. Dwyer J R Geophys. Res. Lett. 32 L20808 (2005)
  20. Dwyer J R, Babich L P J. Geophys. Res. 116 A09301 (2011)
  21. Arabshahi S et al. J. Geophys. Res. Space Phys. 119 479 (2014)
  22. Liu N et al. Phys. Rev. Lett. 109 025002 (2012)
  23. Сталевич Д Д, Учеваткина Т С Тр. Главной геофизической обсерватории (405) 33 (1979)
  24. Синькевич А А, Довгалюк Ю А Изв. вузов. Радиофизика 56 908 (2013); Sin'kevich A A, Dovgalyuk Yu A Radiophys. Quantum Electron. 56 818 (2014)
  25. Lowke J J J. Geophys. Res. Atmos. 120 3183 (2015)
  26. Gurevich A V, Zybin K P Phys. Today 58 (5) 37 (2005)
  27. Rison W et al. Nature Commun. 7 10721 (2016)
  28. Трахтенгерц В Ю ДАН СССР 308 584 (1989)
  29. Trakhtengerts V Yu, Iudin D I Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges (NATO Science Series. Ser. II) Vol. 225 (Eds M Füllekrug, E A Mareev, M J Rycroft) (Dordrecht: Springer, 2006) p. 341
  30. Трахтенгерц В Ю, Мареев Е А, Сорокин А Е Изв. вузов. Радиофизика 40 123 (1997); Trakhtengertz V Yu, Mareev E A, Sorokin A E Radiophys. Quantum Electron. 40 77 (1997)
  31. Мареев Е А, Сорокин А Е, Трахтенгерц В Ю Физика плазмы 25 (3) 123 (1999); Mareev E A, Sorokin A E, Trakhtengerts V Yu Plasma Phys. Rep. 25 261 (1999)
  32. Iudin D I, Trakhtengerts V Y, Hayakawa M Phys. Rev. E 68 016601 (2003)
  33. Trakhtengerts V Y et al. Phys. Plasmas 9 2762 (2002)
  34. Trakhtengerts V Y et al. Phys. Plasmas 10 3290 (2003)
  35. Иудин Д И, Давыденко C C Изв. вузов. Радиофизика 58 530 (2015); Iudin D I, Davydenko S S Radiophys. Quantum Electron. 58 477 (2015)
  36. Давыденко C C, Иудин Д И Изв. вузов. Радиофизика 59 620 (2016); Davydenko S S, Iudin D I Radiophys. Quantum Electron. 59 560 (2016)
  37. Иудин Д И Изв. вузов. Радиофизика 60 418 (2017); Iudin D I Radiophys. Quantum Electron. 60 374 (2017)
  38. Landa P S, McClintock P V E Phys. Rep. 323 1 (2000)
  39. Bak P How Nature Works: The Science of Self-Organized Criticality (New York: Copernicus, 1996)
  40. Wiesmann H J, Zeller H R J. Appl. Phys. 60 1770 (1986)
  41. Mansell E R et al. J. Geophys. Res. 107 4075 (2002)
  42. Iudin D I et al. J. Geophys. Res. Atmos. 122 6416 (2017)
  43. Hayakawa M, Iudin D I, Trakhtengerts V Yu J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 70 1660 (2008)
  44. Иудин Д И, Иудин Ф Д, Хаякава М Изв. вузов. Радиофизика 58 187 (2015); Iudin D I, Iudin F D, Hayakawa M Radiophys. Quantum Electron. 58 173 (2015)
  45. Зеленый Л М, Милованов А В УФН 174 809 (2004); Zelenyi L M, Milovanov A V Phys. Usp. 47 749 (2004)
  46. Albrecht R I et al. Proc. of the 14th Intern. Conf. on Atmospheric Electricity, Rio de Janeiro, Brazil, August 8 - 12, 2011
  47. Cecil D J, Buechler D E, Blakeslee R Atmos. Res. 135-136 404 (2013)
  48. Boccippio D J et al. J. Atmos. Oceanic Technol. 17 441 (2000)
  49. Goodman S J et al. Atmos. Res. 125-126 34 (2013)
  50. Holden D N, Munson C P, Devenport J C Geophys. Res. Lett. 22 889 (1995)
  51. Massey R S, Holden D N Radio Sci. 30 1645 (1995)
  52. Massey R S, Holden D N, Shao X M Radio Sci. 33 1755 (1998)
  53. Jacobson A R et al. Radio Sci. 34 337 (1999)
  54. Jacobson A R et al. J. Geophys. Res. 105 15653 (2000)
  55. Jacobson A R, Light T E L J. Geophys. Res. 108 4266 (2003)
  56. Smith D A et al. Radio Sci. 39 RS1010 (2004)
  57. Jacobson A R J. Geophys. Res. 108 4778 (2003)
  58. Jacobson A R, Light T E L Ann. Geophys. 30 389 (2012)
  59. Зелёный Л М и др. Космические исследования 52 (2) 93 (2014); Zelenyi L M et al. Cosmic Res. 52 87 (2014)
  60. Dolgonosov M S et al. Adv. Space Res. 56 1177 (2015)
  61. Fishman G J et al. Science 264 1313 (1994)
  62. Grefenstette B W et al. J. Geophys. Res. 114 A02314 (2009)
  63. Briggs M S et al. J. Geophys. Res. Space Phys. 118 3805 (2013)
  64. Tavani M et al. (AGILE Team) Phys. Rev. Lett. 106 018501 (2011)
  65. Marisaldi M et al. Geophys. Res. Lett. 42 9481 (2015)
  66. Grove J E et al. Am. Astron. Soc. Meeting Abstr. 219 149.13 (2012)
  67. Kotov Yu D et al. The Coronas-F Space Mission (Astrophysics and Space Science Library) Vol. 400 (Ed. V Kuznetsov) (Berlin: Springer-Verlag, 2014) p. 175
  68. Богомолов В В и др. Космические исследования 55 (3) 169 (2017); Bogomolov V V et al. Cosmic Res. 55 159 (2017)
  69. Roussel-Dupré R, Gurevich A V J. Geophys. Res. 101 2297 (1996)
  70. Horsthemke W, Lefever R Noise-Induced Transitions (Berlin: Springer, 1984)
  71. Sancho J M, García-Ojalvo J Lecture Notes in Phys. 557 235 (2000)
  72. Михайлов А С, Упоров И В УФН 144 79 (1984); Mikhailov A S, Uporov I V Sov. Phys. Usp. 27 695 (1984)
  73. Dutton J J. Phys. Chem. Ref. Data 4 577 (1975)
  74. Попов Н А Физика плазмы 36 867 (2010); Popov N A Plasma Phys. Rep. 36 812 (2010)
  75. Hayakawa M, Iudin D I, Mareev E A, Trakhtengerts V Y Phys. Plasmas 14 042902 (2007)
  76. Rompe R, Weizel W Z. Phys. 122 636 (1944)
  77. Teunissen J, Ebert U Comput. Phys. Commun. (2018); Teunissen J, Ebert U arXiv:1701.04329
  78. Le Vine D M J. Geophys. Res. 85 4091 (1980)
  79. Cooray V et al. Atmos. Res. 149 346 (2014)
  80. Silva C L, Pasko V P J. Geophys. Res. Atmos. 120 4989 (2015)
  81. Nag A, Rakov V A J. Geophys. Res. 115 D20103 (2010)
  82. Smith D A et al. J. Geophys. Res. 104 4189 (1999)
  83. Kostinskiy A Yu et al. Geophys. Res. Lett. 42 8165 (2015)
  84. Lazarus S M et al. J. Geophys. Res. Atmos. 120 8469 (2015)
  85. Wiens K C et al. J. Geophys. Res. 113 D05201 (2008)
  86. Uman M A, McLain D K, Krider E P Am. J. Phys. 43 33 (1975)
  87. Jacobson A R, Holzworth R H, Shao X-M Ann. Geophys. 29 1587 (2011)
  88. Dwyer J R, Liu N, Rassoul H K Geophys. Res. Lett. 40 4067 (2013)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение