Cтатьи, принятые к публикации

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

Открыто явление образования протяженной светящейся структуры на изгибе канала импульсного высоковольтного разряда. Оно названо апокампом (от греческих слов απο — "от" и καμπν — "изгиб"), а разряд в целом — апокампическим. В ходе экспериментальных и теоретических исследований показано, что апокампический разряд представляет собой узкий стримерный канал, распространяющийся с характерной скоростью десятки и сотни км/с в зависимости от приложенного напряжения, давления и сорта газа. Необходимые условия для развития апокампа создаются при сравнительно слабом макроскопическом электрическом поле. Изгиб канала обеспечивает локальное усиление поля, задающее стартовую ориентацию прорастающего стримерного канала. Частотно-импульсный режим питания разряда воспроизводит стримерный канал в каждом импульсе, но предшествующий остов ион-ионной плазмы способствует воспроизводство формы канала от импульса к импульсу. Апокампический разряд использован для лабораторных исследований условий образования голубых струй (blue jets) и красных спрайтов (red sprites) ‒ масштабных транзиентных световых явлений (транзиентов), наблюдаемых в атмосфере Земли на высотах в десятки километров и образующихся естественным путем над областями с грозовой активностью. Найдено шесть признаков сходства апокампа и голубых струй: 1) их фронты движутся примерно с одинаковыми скоростями; 2) они имеют сходные ‒ по диапазону и структуре максимумов ‒ спектры люминесценции; 3) образуются при сходных условиях по давлению и составу газовой среды; 4) для их формирования требуется предварительно получать плазменные образования с избыточным положительным зарядом относительно земли и наличие отрицательно заряженной зоны над ней; 5) они имеют сходную морфологию (состоят из отростка и шлейфа); 6) формируются в том числе в герцовом диапазоне частот. Созданная экспериментальная установка также может быть использована для содержательной проверки различных гипотез об условиях образования транзиентов средней атмосферы Земли и транзиентов, возникающих в атмосферах других планет.

Ключевые слова: апокамп, апокампический разряд, голубые струи, красные спрайты, средняя атмосфера Земли, транзиентные световые явления
PACS: 52.80.Mg, 52.90.+z, 92.60.Pw, 07.05.Tp (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.03.038735
Цитата: Соснин Э А, Бабаева Н Ю, Козырев А В, Кожевников В Ю, Найдис Г В, Скакун В С, Панарин В А, Тарасенко В Ф "Моделирование транзиентных световых явлений средней атмосферы Земли c помощью апокампического разряда" УФН, принята к публикации

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

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

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