Выпуски

 / 

2021

 / 

Февраль

  

Приборы и методы исследований


Моделирование транзиентных световых явлений средней атмосферы Земли c помощью апокампического разряда

 а,  б,  а,  а,  в,  а,  а,  а
а Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический 2/3, Томск, 634055, Российская Федерация
б Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация
в Институт высоких температур, Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Российская Федерация

Описано недавно открытое явление образования протяжённой светящейся структуры на изгибе канала импульсного высоковольтного разряда, названное апокампом (от греч. απó — "от" и κάμπη — "изгиб"), а сам разряд соответственно назван апокампическим. В ходе экспериментальных и теоретических исследований показано, что апокамп представляет собой узкий стримерный канал, распространяющийся со скоростью в несколько десятков-сотен километров в секунду в зависимости от приложенного напряжения, давления и сорта газа, и установлены условия его образования. Апокампический разряд использован в лабораторных исследованиях условий образования голубых струй и красных спрайтов — наблюдаемых в атмосфере Земли масштабных световых явлений (транзиентов), возникающих над областями с грозовой активностью. Описаны найденные признаки сходства апокампа и голубых струй. Созданная экспериментальная установка может быть также применена для проверки гипотез об условиях образования транзиентов как в атмосфере Земли, так и в атмосферах других планет.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: апокамп, апокампический разряд, голубые струи, красные спрайты, средняя атмосфера Земли, транзиентные световые явления
PACS: 07.05.Tp, 52.80.Mg, 52.90.+z, 92.60.Pw (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.03.038735
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/2/e/
Цитата: Соснин Э А, Бабаева Н Ю, Кожевников В Ю, Козырев А В, Найдис Г В, Панарин В А, Скакун В С, Тарасенко В Ф "Моделирование транзиентных световых явлений средней атмосферы Земли c помощью апокампического разряда" УФН 191 199–219 (2021)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 3 февраля 2020, доработана: 2 марта 2020, 12 марта 2020

English citation: Sosnin E A, Babaeva N Yu, Kozhevnikov V Yu, Kozyrev A V, Naidis G V, Panarin V A, Skakun V S, Tarasenko V F “Modeling of transient luminous events in Earth's middle atmosphere with apokamp dischargePhys. Usp. 64 191–210 (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2020.03.038735

Список литературы (119) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (2)

  1. Neubert T Science 300 747 (2003)
  2. Neubert T et al Surv. Geophys. 29 71 (2008)
  3. Chen A B et al J. Geophys. Res. 113 A08306 (2008)
  4. Mishin E V, Milikh G M Space Sci. Rev. 137 473 (2008)
  5. Бекряев В И Молнии, спрайты и джеты (СПб.: РГГМУ, 2009)
  6. Донченко В А и др Электрооптические явления в атмосфере (Томск: Изд-во НТЛ, 2015)
  7. Chanrion O et al Geophys. Res. Lett. 44 496 (2017)
  8. Siingh D et al J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 134 78 (2015)
  9. Suzuki T et al J. Geophys. Res. 117 A07307 (2012)
  10. Wescott E M et al Geophys. Res. Lett. 22 1209 (1995)
  11. Sentman D D, Wescott E M Geophys. Res. Lett. 20 2857 (1993)
  12. Chern R J-S, Lin S-F, Wu A-M Acta Astronautica 112 37 (2015)
  13. Садовничий В А и др Астрон. вестн. 45 5 (2011); Sadovnichy V A et al Solar Syst. Res. 45 3 (2011)
  14. Williams E R Atmos. Res. 91 140 (2009)
  15. Peterson H et al J. Geophys. Res. 114 A00E07 (2009)
  16. Surkov V V, Hayakawa M Ann. Geophys. 30 1185 (2012)
  17. Соснин Э А и др Письма в ЖЭТФ 103 857 (2016); Sosni E A et al. JETP Lett. 103 761 (2016)
  18. Скакун В С и др Изв. вузов. Физика (5) 92 (2016); Skakun V S et al Russ. Phys. J. 59 707 (2016)
  19. Franz R C, Nemzek R J, Winckler J R Science 249 48 (1990)
  20. MacKenzie T Nature 33 245 (1886)
  21. Everett J D Nature 68 599 (1903)
  22. Boys C V Nature 118 749 (1926)
  23. Malan D C.R. Acad. Sci. Paris 205 812 (1937)
  24. Wilson C T R Proc. Phys. Soc. London 37 32D (1924)
  25. Vaughan O H (Jr.), Vonnegut B J. Geophys. Res. 94 13179 (1989)
  26. Lyons W A Geophys. Res. Lett. 21 875 (1994)
  27. Lyons W A et al Eos Trans. AGU 81 373 (2000)
  28. van der Velde O A et al J. Geophys. Res. 112 D20104 (2007)
  29. Wescott E M et al J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 60 713 (1998)
  30. Wescott E M et al Geophys. Res. Lett. 23 2153 (1996)
  31. Edens H E Geophys. Res. Lett. 38 L17804 (2011)
  32. Wescott E M et al J. Geophys. Res. 106 21549 (2001)
  33. McHarg M G et al J. Geophys. Res. 107 1364 (2002)
  34. Gerken E A, Inan U S J. Geophys. Res. 107 1344 (2002)
  35. Kosar B C, Liu N, Rassoul H K J. Geophys. Res. 117 A08328 (2012)
  36. Barrington-Leigh C P, Inan U S, Stanley M J. Geophys. Res. 106 1741 (2001)
  37. Mende S B et al Geophys. Res. Lett. 22 2633 (1995)
  38. Hampton D L et al Geophys. Res. Lett. 23 89 (1996)
  39. Valdivia J A, Milikh G, Papadopoulos K Geophys. Res. Lett. 24 3169 (1997)
  40. Mende S B et al Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges (NATO Science Ser. II) Vol. 225 (Eds M Füllekrug, E A Mareev, M J Rycroft) (Dordrecht: Springer, 2006) p. 123
  41. Хренов Б А и др Космические исследования 46 27 (2008); Khrenov B A et al Cosmic Res. 46 25 (2008)
  42. Kanmae T et al J. Phys. D 45 275203 (2012)
  43. Naidis G V Phys. Rev. E 79 057401 (2009)
  44. Armstrong R A et al Geophys. Res. Lett. 27 653 (2000)
  45. Williams E R Phys. Today 54 (11) 41 (2001)
  46. Williams E R et al Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges (NATO Science Ser. II, Vol. 225, Eds M Füllekrug, E A Mareev, M J Rycroft) (Dordrecht: Springer, 2006) p. 237
  47. Parra-Rojas F C et al J. Geophys. Res. Space Phys. 118 4649 (2013)
  48. Bucsela E et al J. Atm. Solar-Terr. Phys. 65 583 (2003)
  49. Базелян Э М, Райзер Ю П Искровой разряд (М.: Изд-во МФТИ, 1997); Пер. на англ. яз., Bazelyan E M, Raizer Yu P Spark Discharge (Boca Raton, FL: CRC Press, 1998)
  50. van Veldhuizen E M, Kemps P C M, Rutgers W R IEEE Trans. Plasma Sci. 30 162 (2002)
  51. Šimek M et al J. Phys. Conf. Ser. 550 012037 (2014)
  52. Pancheshnyi S, Nudnova M, Starikovskii A Phys. Rev. E 71 016407 (2005)
  53. Тарасенко В Ф и др Оптика атмосферы и океана 27 1017 (2014)
  54. Tarasenko V F (Ed.) Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharges (New York: Nova Science Publ., 2014)
  55. Рыбка Д В и др Оптика атмосферы и океана 26 85 (2013); Rybka D V Atmos. Ocean. Opt. 26 449 (2013)
  56. Robledo-Martinez A, Garcia-Villarreal A, Sobral H J. Geophys. Res. Space Phys. 122 948 (2017)
  57. Тарасенко В Ф и др Прикладная физика (4) 49 (2016); Tarasenko V F et al Plasma Phys. Rep. 43 792 (2017)
  58. Opaits D F et al Geophys. Res. Lett. 37 L14801 (2010)
  59. Стриковский А В и др Физика плазмы 43 866 (2017); Strikovskiy A V et al Plasma Phys. Rep. 43 1031 (2017)
  60. Adachi T et al J. Phys. D 41 234010 (2008)
  61. Дьяконов М И, Качоровский В Ю ЖЭТФ 94 321 (1988); D'yakonov M I, Kachorovskii V Yu Sov. Phys. JETP 67 1049 (1988)
  62. Babaeva N Yu, Naidis G V J. Phys. D 29 2423 (1996)
  63. Babaeva N Yu, Naidis G V IEEE Trans. Plasma Sci. 25 375 (1997)
  64. Luque A, Ratushnaya V, Ebert U J. Phys. D 41 234005 (2008)
  65. Luque A, Ebert U Geophys. Res. Lett. 37 L06806 (2010)
  66. Qin J, Pasko V P Geophys. Res. Lett. 42 2031 (2015)
  67. Raizer Y P, Milikh G M, Shneider M N Geophys. Res. Lett. 33 L23801 (2006)
  68. Raizer Y P, Milikh G M, Shneider M N J. Geophys. Res. Space Phys. 115 A00E42 (2010)
  69. Riousset J A, Pasko V P, Bourdon A J. Geophys. Res. Space Phys. 115 12321 (2010)
  70. da Silva C L, Pasko V P J. Geophys. Res. 118 A13561 (2013)
  71. Popov N A, Shneider M N, Milikh G M J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 147 121 (2016)
  72. Köhn C, Chanrion O, Neubert T J. Geophys. Res. Space Phys. 124 3083 (2019)
  73. Malagón-Romero A et al Geophys. Res. Lett. 47 e2019GL085776 (2020)
  74. Sosni E A et al Horizons in World Physics Vol. 292 (Ed. A Reimer) (New York: Nova Science Publ., 2017) p. 1
  75. Ермаков В И, Стожков Ю И "Физика грозовых облаков" Препринт №2 (М.: ФИАН, 2004)
  76. Соснин Э А и др Письма в ЖЭТФ 105 600 (2017); Sosni E A JETP Lett. 105 641 (2017)
  77. Панарин А А и др Оптика и спектроскопия 122 185 (2017); Panarin A A et al Opt. Spectrosc. 122 168 (2017)
  78. Панарин В А и др Оптика атмосферы и океана 30 243 (2017)
  79. Соснин Э А и др ЖЭТФ 152 1081 (2017); Sosni E A et al J. Exp. Theor. Phys. 125 920 (2017)
  80. Sosni E A et al Eur. Phys. J. D 71 25 (2017)
  81. Tarasenko V F et al Phys. Plasmas 24 043514 (2017)
  82. Соснин Э А и др ТВТ 56 911 (2018); Sosni E A et al High Temp. 56 837 (2018)
  83. Panarin V A et al J. Phys. D 51 204005 (2018)
  84. Baksht E Kh et al Proc. of the 20th Intern. Symp. on High-Current Electronics, ISHCE, Tomsk, Russia, 16 - 22 September 2018 (Piscataway, NJ: IEEE, 2018) p. 176
  85. Кузнецов В С и др Оптика и спектроскопия 125 311 (2018); Kuznetsov V S et al Opt. Spectrosc. 125 324 (2018)
  86. Sosni E A et al Phys. Plasmas 25 083513 (2018)
  87. Соснин Э А и др Оптика атмосферы и океана 32 585 (2019); Sosni E A et al Atmos. Ocean. Opt. 32 710 (2019)
  88. Соснин Э А и др Актуальные проблемы радиофизики: VIII Международная научно-практическая конференция, г. Томск, 1 - 4 октября 2019 (Томск: Изд. дом ТГУ, 2019) с. 430
  89. Соснин Э А и др Оптика атмосферы и океана 33 112 (2020)
  90. Соснин Э А и др Изв. вузов. Физика (7) 182 (2019); Sosni E A Rus. Phys. J. 62 1289 (2019)
  91. Bazelyan E M, Raizer Yu P Lightning Physics and Lightning Protection (Bristol: Institute of Physics Publ., 2000)
  92. Raether H Electron Avalanches and Breakdown in Gases (Washington, DC: Butterworths, 1964)
  93. Tarasenko V F et al J. Phys. Conf. Ser. 927 012062 (2017)
  94. Stenbaek-Nielsen H C, McHarg M G J. Phys. D 41 234009 (2008)
  95. Robledo-Martinez A, Garcia-Villareal L A Phys. Plasmas. 23 033508 (2016)
  96. Horwell C J et al J. Appl. Volcanol. 6 12 (2017)
  97. Newhall C G, Self S J. Geophys. Res. 87 1231 (1982)
  98. Mahoney J J, CoffM F (Eds) Large Igneous Provinces: Continental, Oceanic, and Planetary Flood Volcanism (Washington, DC: American Geophysical Union, 1997)
  99. Goto A et al Jpn. Mag. Mineralog. Petrolog. Sci. 31 162 (2002)
  100. Moore R C et al J. Geophys. Res. Space Phys. 108 63 (2003)
  101. Qin J et al Nat. Commun. 5 3740 (2014)
  102. Plane J M C et al Space Sci. Rev. 214 23 (2018)
  103. Tarasenko V F et al J. Phys. Conf. Ser. 1405 052053 (2020)
  104. Russell C T et al Nature 450 661 (2007)
  105. Yair Y Adv. Space Res. 50 293 (2012)
  106. Dubrovin D et al Icarus 241 313 (2014)
  107. Yair Y et al J. Geophys. Res. 09002 (2009)
  108. Dubrovin D et al J. Geophys. Res. Space Phys. 6 (2010)
  109. Gordillo-Vázquez F J J. Phys. D 41 234016 (2008)
  110. Евтушенко А А, Мареев Е А Изв. вузов. Радиофизика 54 123 (2011); Evtushenko A A, Mareev E A Radiophys. Quantum Electron. 54 111 (2011)
  111. Евтушенко А А, Кутерин Ф А Изв. вузов. Радиофизика 56 947 (2013); Evtushenko A A, Kuterin F A Radiophys. Quantum Electron. 56 853 (2014)
  112. Winkler H, Notholt J J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 122 75 (2015)
  113. Иванов М Ф и др УФН 184 247 (2014); Ivanov M F et al Phys. Usp. 57 234 (2014)
  114. Соснин Э А и др Изв. вузов. Физика (4) 126 (2017); SosnÉ A Russ. Phys. J. 60 701 (2017)
  115. Gallagher J W et al J. Phys. Chem. Ref. Data 12 109 (1983)
  116. Железняк М Б, Мнацаканян А Х, Сизых С В ТВТ 20 423 (1982); Zheleznyak M B, Mnatsakanyan A Kh, Sizykh S V High Temp. 20 357 (1982)
  117. Bourdon A et al Plasma Sources Sci. Technol. 16 656 (2007)
  118. Lieberman M A, Lichtenberg A J Principles of Plasma Discharges and Materials Processing (Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2005)
  119. Kossyi I A et al Plasma Sources Sci. Technol. 1 207 (1992)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение