Invoering
Een bekend fenomeen, lijnbliksem tussen een onweerswolk en de grond, wordt verondersteld puur elektrisch van aard te zijn. Aangenomen wordt dat het mechanisme voor de vorming van een dergelijke bliksem in algemene termen hetzelfde is als het mechanisme voor de vorming van een lange vonk, namelijk: een lawine-uitval van lucht bij een doorslaggevende elektrische veldsterkte.
Het ontkiemen van bliksem is echter fundamenteel anders dan het ontspruiten van lange vonken. Ten eerste wordt het geleidingskanaal voor een blikseminslag gevormd onder omstandigheden waarin de elektrische veldsterkte veel lager is dan die vereist voor een lawinedoorslag. Ten tweede wordt dit kanaal niet over de hele lengte tussen de wolk en de grond ineens gevormd, maar door opeenvolgende ophopingen - met aanzienlijke pauzes ertussen. Binnen het raamwerk van traditionele benaderingen hebben beide omstandigheden nog geen redelijke verklaringen gevonden, daarom blijft zelfs hoe bliksem in principe mogelijk is een mysterie.
In dit artikel zullen we proberen deze hiaten op te vullen. We zullen proberen aan te tonen dat zwaartekracht een belangrijke rol speelt bij het waarborgen van de mogelijkheid van een elektrische ontlading tussen een onweerswolk en de aarde. De rol van gravitatie zit hier natuurlijk niet in het gravitatie-effect op vrij geladen deeltjes, maar in de invloed op de werking van de programma's die het gedrag van deze deeltjes regelen, d.w.z. programma's die elektromagnetische verschijnselen opleveren. Deze invloed van de zwaartekracht wordt gevoeld wanneer de verticale schaal van het elektrische fenomeen vrij groots is, en wolk-aarde-bliksem is precies zo'n fenomeen. Vrij geladen deeltjes tussen een onweerswolk en de grond worden aangestuurd volgens een standaardalgoritme: deeltjes met een lading met dezelfde naam met een overmatige lading in het onderste deel van de wolk worden er elektrisch van 'afgestoten', en deeltjes met een lading die tegengesteld is aan die lading,"Aangetrokken" tot hem. Maar de zwaartekracht zorgt ervoor dat dit standaardalgoritme op een volledig paradoxale manier werkt. De aanwezigheid van zwaartekracht leidt ertoe dat voor deeltjes die door een voldoende groot hoogteverschil gescheiden zijn, dezelfde naam of ongelijkheid van ladingen geen eigenschap is die in de tijd constant is. De frequentie waarmee het teken van de lading van dit deeltje cyclisch verandert ten opzichte van het teken van de overlading is afhankelijk van het hoogteverschil tussen de overlading in de wolk en het vrij geladen deeltje. Dienovereenkomstig ervaart elk van deze deeltjes afwisselende krachtinvloeden - "naar de wolk - vanuit de wolk." Dit vergemakkelijkt de vorming van een geleidingskanaal voor een blikseminslag, aangezien het type elektrische doorslag van lucht geen lawine is, maar hoogfrequent (HF). Ook de stapsgewijze opbouw van het geleidingskanaal (de beweging van de stapleider) vindt een natuurlijke verklaring.
De onmacht van traditionele benaderingen
Tot nu toe is er geen redelijke verklaring voor hoe bliksem optreedt bij de bestaande elektrische veldsterktes.
Frenkel, die de flagrante ontoereikendheid van de elektrische veldsterkte voor een lawine-uitval van lucht tussen een onweerswolk en de grond had geïllustreerd, stelde de hypothese op dat de punt van de groeiende doorslag een sterkteversterker is vanwege de sterke inhomogeniteit van het veld nabij de punt. Ondanks de externe plausibiliteit van dit model heeft het naar onze mening een ernstig nadeel. De punt verhoogt de veldsterkte wanneer er een overmatige lading op deze punt zit. Maar, zoals we hieronder zullen zien, wordt het kanaal met geïoniseerde lucht gevormd onder omstandigheden waarin de ladingen van de wolk er nog niet in geslaagd zijn om naar het einde van dit kanaal te gaan, en er is nog steeds geen overmatige lading aan dit uiteinde. Hoe groeit dit kanaal als de veldversterking nog niet werkt? En waar komt het eerste deel van het geleidingskanaal vandaan,het eerste punt? Dit is wat moderne auteurs schrijven over de elektrische veldsterkte bij onweer: “Het is duidelijk dat op het moment van de bliksem het elektrische veld voldoende moet zijn om de elektronendichtheid te verhogen als gevolg van impactionisatie. In lucht met een normale dichtheid vereist dit Eik"30 kV / cm; op een hoogte van 3 km boven zeeniveau (dit is de gemiddelde hoogte van de blikseminslag in Europa) - ongeveer 20 kV / cm. Zo'n sterk elektrisch veld is nog nooit gemeten in een onweerswolk. De hoogste cijfers werden geregistreerd tijdens raketpeilingen van wolken (10 kV / cm) … en tijdens het vliegen door een wolk van een speciaal uitgerust laboratoriumvliegtuig (12 kV / cm). In de onmiddellijke nabijheid van een onweerswolk, wanneer er met een vliegtuig omheen wordt gevlogen, is deze bedoeld om ongeveer 3,5 kV / cm te zijn … Cijfers van 1,4 tot 8 kV / cm werden verkregen in een aantal metingen die qua methodologie vergelijkbaar waren. Als deze cijfers niet te hoog zijn, blijven ze ver onder de waarde die nodig is voor een lawine-uitval - zelfs als de bliksem begint. “Zelfs met megavoltspanningen van laboratoriumgeneratoren groeien streamers maar enkele meters in de lucht. Spanningen in tientallen megavolt,Door blikseminslagen uit te lokken kan de lengte van slingers op zijn best worden vergroot tot tientallen meters, maar niet tot kilometers, waarover de bliksem gewoonlijk groeit ", schrijven de auteurs. Ze bieden een verbazingwekkende uitweg uit de impasse: "Het enige dat kan worden voorkomen … het uiteenvallen van luchtplasma in een zwak elektrisch veld is door de temperatuur van het gas in het kanaal te verhogen … tot 5000-6000K" - en dan fantastische verslagen te geven over hoe de temperatuur van het oppervlak van de zon zou kunnen zou worden bereikt en gehandhaafd in het vormende geleidingskanaal - tot de hoofdstroomschok. In dit geval omzeilen de auteurs de vraag hoe de lucht zou gloeien bij zo'n hoge temperatuur - er wordt tenslotte geen intense gloed waargenomen bij het vormende geleidingskanaal.waarop de bliksem gewoonlijk groeit”- schrijven de auteurs. Ze bieden een verbazingwekkende uitweg uit de impasse: "Het enige dat kan worden voorkomen … het uiteenvallen van luchtplasma in een zwak elektrisch veld is door de temperatuur van het gas in het kanaal te verhogen … tot 5000-6000K" - en dan fantastische verslagen te geven over hoe de temperatuur van het oppervlak van de zon zou kunnen zou worden bereikt en gehandhaafd in het vormende geleidingskanaal - tot de hoofdstroomschok. In dit geval omzeilen de auteurs de vraag hoe de lucht zou gloeien bij zo'n hoge temperatuur - er wordt tenslotte geen intense gloed waargenomen bij het vormende geleidingskanaal.waarop de bliksem gewoonlijk groeit”- schrijven de auteurs. Ze bieden een verbazingwekkende uitweg uit de impasse: "Het enige dat kan worden voorkomen … het uiteenvallen van luchtplasma in een zwak elektrisch veld is door de temperatuur van het gas in het kanaal te verhogen … tot 5000-6000K" - en dan fantastische verslagen te geven over hoe de temperatuur van het oppervlak van de zon zou kunnen zou worden bereikt en gehandhaafd in het vormende geleidingskanaal - tot de hoofdstroomschok. In dit geval omzeilen de auteurs de vraag hoe de lucht zou gloeien bij zo'n hoge temperatuur - er wordt tenslotte geen intense gloed waargenomen bij het vormende geleidingskanaal.dit is om de temperatuur van het gas in het kanaal te verhogen … tot 5000-6000K "- en dan worden fantastische lay-outs gegeven over het onderwerp hoe de temperatuur van het oppervlak van de zon kan worden bereikt en gehandhaafd in het vormende geleidingskanaal - tot de hoofdstroomschok. In dit geval omzeilen de auteurs de vraag hoe de lucht zou gloeien bij zo'n hoge temperatuur - er wordt tenslotte geen intense gloed waargenomen bij het vormende geleidingskanaal.dit is om de temperatuur van het gas in het kanaal te verhogen … tot 5000-6000K "- en dan worden fantastische lay-outs gegeven over het onderwerp hoe de temperatuur van het oppervlak van de zon kan worden bereikt en gehandhaafd in het vormende geleidingskanaal - tot de hoofdstroomschok. In dit geval omzeilen de auteurs de vraag hoe de lucht zou gloeien bij zo'n hoge temperatuur - er wordt tenslotte geen intense gloed waargenomen bij het vormende geleidingskanaal.
Promotie video:
We voegen eraan toe dat er eerdere pogingen waren om een mechanisme voor te stellen dat een ondersteunende rol zou spelen bij de vorming van het geleidingskanaal en de afbraak van lawines zou vergemakkelijken. Tverskoy geeft dus een link naar Kaptsov, die de theorie van Loeb en Mick uiteenzet. Volgens deze theorie bevinden zich in de kop van het groeiende geleidingskanaal aangeslagen ionen - met excitatie-energieën die de ionisatie-energieën van atomen overschrijden. Deze ionen zenden fotonen met een korte golflengte uit die de atomen ioniseren - wat bijdraagt aan de vorming van het geleidingskanaal. Zonder het bestaan van dit mechanisme te ontkennen, merken we op dat hier opnieuw de kinetische energie van elektronen wordt besteed aan de excitatie van ionen - die anders rechtstreeks naar de ionisatie van atomen zouden gaan. Indirecte ionisatie, door de excitatie van ionen en de emissie van fotonen met een korte golflengte, is minder effectief dan directe ionisatie door elektroneninslag. Daarom vergemakkelijkt deze indirecte ionisatie de afbraak van lawines niet, maar integendeel, het compliceert het en veroorzaakt energieverliezen tijdens de vorming van een lawine - vooral als we er rekening mee houden dat ioniserende fotonen, die geen lading hebben, in alle richtingen zouden moeten verstrooien, en het geleidingskanaal groeit in de gewenste richting. Ten slotte is het een feit: "uitgezonden ionen" helpen niet om lange streamers te vormen onder laboratoriumomstandigheden.
Maar niet alleen is de groei van het geleidingskanaal zelf een mysterie bij de bestaande elektrische veldsterktes - de discontinuïteit van deze groei, met significante pauzes tussen opeenvolgende opeenvolgende opeenhopingen, blijft niet minder een mysterie. Schonland schrijft: “De lengte van de pauze tussen opeenvolgende stappen voor een stapleider varieert verrassend weinig … In 90% van de vele bestudeerde leiders valt deze in het bereik tussen 50 en 90 m sec. Daarom is het moeilijk om een uitleg van de pauze te accepteren die geen fundamenteel gasontladingsmechanisme omvat. De pauze kan dus nauwelijks worden geassocieerd met enige eigenschap van de lading in de wolk, die de leider voedt, aangezien dit een brede spreiding van pauzes zou moeten geven van flits tot flits. Om dezelfde reden moet elke interpretatie worden verworpen.gebaseerd op oscillaties in het kanaal tussen de wolk en de punt van de leider of op impulsen die langs dit kanaal bewegen. Uit dergelijke verklaringen blijkt een toename van de duur van de pauze naarmate de lengte van het kanaal toeneemt, maar een dergelijke toename wordt niet waargenomen”(onze vertaling). Maar een redelijke verklaring voor de pauzes, gebaseerd op het "gasontladingsmechanisme van fundamentele aard", is nog niet voorgesteld. Human schrijft: "Om de lezer volledig te misleiden, worden in de literatuur over de" theorie "van bliksem, laboratoriumgegevens, waarvan er vele tegenstrijdig zijn, vaak geëxtrapoleerd om de verschijnselen van bliksem te" verklaren ". De algemene betreurenswaardige toestand wordt geïllustreerd door verschillende theorieën van de stiefleider … In de meeste literaire bronnen over de bliksem van het woordUit dergelijke verklaringen blijkt een toename van de duur van de pauze naarmate de lengte van het kanaal toeneemt, maar een dergelijke toename wordt niet waargenomen”(onze vertaling). Maar een redelijke verklaring voor de pauzes, gebaseerd op het "gasontladingsmechanisme van fundamentele aard", is nog niet voorgesteld. Human schrijft: "Om de lezer volledig te misleiden, worden in de literatuur over de" theorie "van bliksem, laboratoriumgegevens, waarvan er vele tegenstrijdig zijn, vaak geëxtrapoleerd om de verschijnselen van bliksem te" verklaren ". De algemene betreurenswaardige toestand wordt geïllustreerd door verschillende theorieën van de stiefleider … In de meeste literaire bronnen over de bliksem van het woordUit dergelijke verklaringen blijkt een toename van de pauzeduur naarmate de lengte van het kanaal toeneemt, maar een dergelijke toename wordt niet waargenomen”(onze vertaling). Maar een redelijke verklaring voor de pauzes, gebaseerd op het "gasontladingsmechanisme van fundamentele aard", is nog niet voorgesteld. Human schrijft: "Om de lezer volledig te misleiden, worden in de literatuur over de" theorie "van bliksem, laboratoriumgegevens, waarvan er vele tegenstrijdig zijn, vaak geëxtrapoleerd om de verschijnselen van bliksem te" verklaren ". De algemene betreurenswaardige toestand wordt geïllustreerd door verschillende theorieën van de stiefleider … In de meeste literaire bronnen over de bliksem van het woord“Om de lezer volledig te misleiden: in de bliksemtheorie-literatuur worden laboratoriumgegevens, waarvan er vele tegenstrijdig zijn, vaak geëxtrapoleerd om bliksemverschijnselen te 'verklaren'. De algemene betreurenswaardige toestand wordt geïllustreerd door verschillende theorieën van de stiefleider … In de meeste literaire bronnen over de bliksem van het woord“Om de lezer volledig te misleiden: in de bliksemtheorie-literatuur worden laboratoriumgegevens, waarvan er vele tegenstrijdig zijn, vaak geëxtrapoleerd om bliksemverschijnselen te 'verklaren'. De algemene betreurenswaardige toestand wordt geïllustreerd door verschillende theorieën van de stiefleider … In de meeste literaire bronnen over de bliksem van het woord pilootleider en streamer vervangen verklaringen van de fysieke betekenis van verschijnselen. Maar benoemen betekent niet uitleggen. " Ten slotte is hier nog een citaat: “Talrijke hypothesen over het mechanisme van de stiefleider zijn zo onvolmaakt, niet overtuigend en vaak gewoon belachelijk dat we ze hier niet eens zullen bespreken. Vandaag zijn we niet klaar om ons eigen mechanisme aan te bieden”.
Dit zijn, kort gezegd, de moderne opvattingen van de wetenschap over de fysica van bliksem. Laten we nu een alternatieve benadering presenteren.
Hoe zwaartekracht interfereert met elektromagnetische verschijnselen
De dynamiek van vrije ladingen is goed bestudeerd voor gevallen waarin de betrokken geladen deeltjes ongeveer hetzelfde zwaartekrachtpotentieel hebben. Maar als de betrokken deeltjes voldoende wijd verspreid zijn over de hoogte, dan blijkt de aard van de dynamiek van vrije ladingen radicaal anders te zijn.
Volgens het concept van de "digitale" fysieke wereld is een elementaire elektrische lading geen energiekarakteristiek, maar slechts een merkteken voor een deeltje, een identificatie voor programma's die elektromagnetische verschijnselen veroorzaken. Het ladingslabel voor een deeltje is fysiek vrij eenvoudig geïmplementeerd. Het vertegenwoordigt kwantumpulsen bij de elektronenfrequentie f e, waarvan de waarde wordt bepaald door de formule van de Broglie hf e = m e c 2, waarbij h de constante van Planck is, m eis de massa van een elektron, c is de lichtsnelheid. Het positieve of negatieve teken van een elementaire lading wordt bepaald door de fase van kwantumpulsaties bij de elektronfrequentie: pulsaties die ladingen van hetzelfde teken identificeren, zijn in fase, maar ze zijn tegenfase van pulsaties die ladingen van een ander teken identificeren.
Het is duidelijk dat alleen rimpelingen met dezelfde frequentie constant exact in fase of tegenfase kunnen zijn. Als de frequenties van de twee pulsaties verschillen, verandert hun faseverschil met de tijd, zodat de toestanden van hun in-fase en tegenfase afwisselend worden herhaald met de verschilfrequentie.
Laten we ons nu herinneren dat gravitatie, volgens ons model, zo georganiseerd is dat de massa van elementaire deeltjes en de corresponderende frequenties van kwantumpulsaties afhangen van het gravitatiepotentieel - toeneemt naarmate ze stijgen langs de lokale verticale lijn. Dus voor de bijna-aardse ruimte is de relatie geldig.
waarbij R de afstand tot het middelpunt van de aarde is, f ¥ de frequentie van kwantumpulsaties "op oneindig", G de gravitatieconstante, M de massa van de aarde, c de lichtsnelheid.
Als we het criterium voor het identificeren van dezelfde-naam-ongelijkheid van ladingen en de afhankelijkheid van de elektron-frequentie van het zwaartekrachtpotentieel vergelijken, krijgen we paradoxale gevolgen. De elektronenfrequenties van deeltjes in hetzelfde zwaartekrachtpotentieel zijn hetzelfde, daarom moeten tegengestelde ladingen die zich op dezelfde hoogte bevinden altijd ongelijk zijn, en die met dezelfde naam moeten dezelfde naam hebben. Maar een andere situatie zou zich moeten voordoen voor twee deeltjes gescheiden door het hoogteverschil DH. Het relatieve verschil tussen hun elektronische frequenties, zoals volgt uit (1), is
waarbij g de lokale versnelling van de zwaartekracht is, f e = 1,24 × 10 20 Hz is de lokale waarde van de elektronfrequentie. Voor deze twee deeltjes worden de toestanden van in-fase en tegenfase van elektronische pulsaties cyclisch herhaald, en de herhalingsperiode is 1 / D f e. Dit betekent dat voor programma's die geladen deeltjes besturen, de ladingen van onze twee deeltjes, ten opzichte van elkaar, afwisselend dezelfde naam moeten hebben en dan niet gelijk.
Een dergelijke benadering is op het eerste gezicht in tegenspraak met het concept van het absolute teken van de elementaire lading die inherent is aan een bepaald deeltje. Maar deze tegenstrijdigheid is duidelijk. Een elektron op elke hoogte gedraagt zich daarom als de eigenaar van een elementaire negatieve lading, omdat voor elk gravitatiepotentiaal, naast de waarde van de elektronfrequentie, twee huidige tegengestelde fasen van pulsaties op deze frequentie zijn geprogrammeerd, die twee tekens van de elektrische lading instellen - en de huidige fase van pulsaties voor het elektron komt altijd overeen met een negatieve lading. In die zin is het negatieve teken van de elektronenlading absoluut. De omschakelbaarheid van de ladingstekens is relatief van aard; het manifesteert zich in paren van vrij geladen deeltjes, die voldoende hoog zijn verdeeld.
Voordat we uitleggen wat "voldoende hoogteafstand" betekent, merken we op dat onder omstandigheden van een verticale gradiënt van elektronenfrequentie, zelfs met een verwaarloosbaar hoogteverschil dat twee elektronen scheidt, hun elektronenfrequenties verschillen, en het faseverschil van hun elektronenpulsen verandert met de tijd. Als voor een paar van dergelijke elektronen dezelfde-naam-ongelijkheid van ladingen ten opzichte van elkaar alleen zou plaatsvinden op de momenten van exacte in-fase-tegenfase van hun elektronische pulsaties, dan zou hun wederzijdse 'afstoting-aantrekking' alleen op deze afzonderlijke tijdstippen worden geleverd. Dus bij een hoogteverschil van 1 cm zouden twee elektronen elkaar korte tijd “voelen” met een periodiciteit, volgens (2), van ongeveer 7 ms. En dat wordt in de ervaring niet waargenomen: ze 'voelen' elkaar constant.
Hieruit concluderen we: er zijn speciale maatregelen genomen om ervoor te zorgen dat geladen deeltjes, die zich in verschillende gravitatiepotentialen bevinden en verschillende elektronische frequenties hebben, continu hun ladingen ten opzichte van elkaar laten zien. Het is logisch om aan te nemen dat de ongelijkheid van ladingen met dezelfde naam niet wordt bepaald voor exacte in-fase-tegenfase van elektronische pulsaties, maar voor bredere fasegangen. Ladingen worden namelijk als dezelfde naam beschouwd als het faseverschil voor de overeenkomstige kwantumpulsen bij de elektronfrequentie in het interval 0 ± (p / 2) valt - en in tegenstelling tot wanneer dit faseverschil in het interval p ± (p / 2) valt. Als gevolg van een dergelijke definitie van dezelfde naam-ongelijkheid van ladingen, zullen praktisch alle geladen deeltjes die zich op verschillende hoogten bevinden constant worden gedekt door de programmabesturing,verantwoordelijk voor elektromagnetische verschijnselen.
Maar, zoals het ons lijkt, wordt de werking van deze programma's radicaal vereenvoudigd door de noodzaak weg te nemen om wederzijdse veranderingen uit te werken in de tekenen van ladingen gescheiden door kleine hoogteverschillen. Hiervoor worden door softwarematige manipulatie van de fasen van kwantumpulsaties op elektronische frequenties aangrenzende horizontale lagen georganiseerd - met een dikte van ongeveer enkele tientallen meters - waarin deze pulsaties, ondanks een kleine frequentiespreiding, quasi-in-fase optreden. In elk van deze lagen, die we quasi-in-fase lagen zullen noemen, is de huidige fase van pulsaties ter hoogte van het midden van de laag de referentie, en pulsaties die boven en onder het midden van deze laag optreden, worden in fase gepulseerd zodat ze in de 0 ± (p / 2) met pulsaties in het midden van de laag - zoals schematisch weergegeven in Fig.1. Dergelijke fasemanipulaties schenden de frequentiegradiënt die gravitatie verschaft niet, maar ze zorgen voor een constante uniformiteit van ladingen voor alle vrije elektronen die zich binnen een quasi-in-fase laag bevinden. Tegelijkertijd treden cyclische veranderingen van dezelfde naam-ongelijkheid van ladingen in vrije elektronen alleen op voor die van hen die zich in verschillende lagen quasi-in-fase bevinden - met een frequentie die gelijk is aan het verschil in elektronische frequenties op de hoogten van het midden van deze lagen.gelijk verschil in elektronische frequenties op de hoogten van het midden van deze lagen.gelijk verschil in elektronische frequenties op de hoogten van het midden van deze lagen.
Figuur: 1
Als ons model correct is, dan zou de overtollige ruimtelading in de atmosfeer, gelegen binnen een laag van quasi-in-fase, moeten leiden tot cyclische krachteffecten "op en neer" op het vrije geladen deeltje eronder. Als het gebied met overtollige lading meerdere lagen quasi-in-fase beslaat, dan zouden de ladingen van elke laag moeten leiden tot een effect op zijn eigen frequentie - en het frequentiespectrum van het totale effect zou dienovereenkomstig breder moeten zijn. Dan zouden statische ruimteladingen in de atmosfeer - alleen al door hun aanwezigheid - breedbandruis moeten genereren in elektronische apparatuur, en bovendien vooral effectief in radio-ontvangstapparatuur. Dus als de bovengrens van het overladengebied 3 km boven de radio-ontvanger ligt, is de bovenste frequentie van de ruisband die in de ontvanger kan worden gegenereerdmoet ongeveer 40 MHz zijn. Zijn er dergelijke geluiden in de praktijk?
Er zijn geluiden
Het is zeer bekend dat naast de zogenaamde radio-ontvangst ook op gemiddelde en vooral lange golflengten wordt gestoord. fluitende atmosferen, en andere karakteristieke storingen, die zich akoestisch manifesteren als geluid (geritsel) en gekraak. Deze interferenties nemen sterk toe naarmate een lokaal onweer nadert en verzwakken naarmate het onweert, maar het is duidelijk dat ze niet worden veroorzaakt door lokale bliksemontladingen. In feite geven individuele ontladingen met een pulskarakter respectievelijk afzonderlijke kortdurende storingen - terwijl het geluid in kwestie wordt gekenmerkt door continuïteit in de tijd. Een ingenieuze uitleg, die in bijna alle leerboeken was opgenomen, verklaart dat dit geluid het resultaat is van bliksemontladingen die zich over de hele wereld tegelijk voordoen - volgens sommige schattingen treffen tenslotte ongeveer 100 blikseminslagen het aardoppervlak per seconde. Maar een belachelijke vraag blijft open waarom interferentie als gevolg van bliksem, ver op grote afstanden, sterk toeneemt wanneer een plaatselijk onweer nadert.
De rijke ervaring van radioamateurs kan worden aangevuld met de trieste ervaring van piloten. Instructies en bevelen regelen de acties van de bemanning wanneer het vliegtuig de zone van verhoogde atmosferische elektrificatie binnengaat - vanwege het gevaar van schade aan het vliegtuig door een ontlading van statische elektriciteit. Typisch is hier de term "schade aan vliegtuigen door elektrische ontladingen buiten de zones met onweer". Inderdaad, in een aanzienlijk percentage van de gevallen, vooral in het koude seizoen, worden zones met verhoogde atmosferische elektrificatie gevormd in afwezigheid van onweerswolken, en als de ruimteladingsgebieden geen scherp gedefinieerde grenzen hebben, geven ze geen aanleiding tot fakkels op de schermen van boordradars en grondradars. Dan wordt de treffer van het vliegtuig in de zone van verhoogde elektrificatie van de atmosfeer niet voorspeld, maar wordt deze in feite bepaald door de piloten, waarvan het belangrijkste teken het verschijnen van sterke radio-interferentie is,die opnieuw verschijnen als geluid en gekraak in de koptelefoon van de piloten. De reden voor dit geluid en gekraak is de sterke elektrificatie van het vliegtuig, d.w.z. overtollige lading erop. Aangenomen kan worden dat de ontlading van statische elektriciteit van het vliegtuig (corona) ruis en gekraak in de gebruikte radiofrequentieband genereert. Maar vergeet niet dat volledig vergelijkbare geluiden en gekraak - in volledig vergelijkbare omstandigheden van verhoogde elektrificatie van de atmosfeer - ook worden geproduceerd door op de grond gebaseerde radio-ontvangers, waarvan het ongepast is om over sterke elektrificatie te praten.dat volledig analoge geluiden en gekraak - in volledig analoge omstandigheden van verhoogde elektrificatie van de atmosfeer - ook worden gegeven door op de grond gebaseerde radio-ontvangers, waarvan het ongepast is om over sterke elektrificatie te praten.dat volledig analoge geluiden en gekraak - in volledig analoge omstandigheden van verhoogde elektrificatie van de atmosfeer - ook worden gegeven door op de grond gebaseerde radio-ontvangers, waarvan het ongepast is om over sterke elektrificatie te praten.
Door de ervaring van radioamateurs en piloten te vergelijken, komen we tot de conclusie dat de hoofdoorzaak van de bovengenoemde geluiden in zowel grond- als boordapparatuur in feite dezelfde is, en dat deze reden onbekend is voor de wetenschap, niet geassocieerd met blikseminslag. de hele wereld, noch met de elektrificatie van het vliegtuig. We associëren deze reden met lokale volumetrische ladingen in de atmosfeer, waarvan de aanwezigheid alleen voldoende is voor tekenveranderende krachteffecten op vrij geladen deeltjes, volgens het hierboven beschreven mechanisme.
Over de stroom van elektronen langs een lange verticale geleider
Als het bovenstaande model correct is voor het frequentiefasegedrag van kwantumpulsen in vrije elektronen verdeeld over de hoogte, dan verliezen de traditionele concepten van het potentiaalverschil - voor elektrische verschijnselen met grote hoogteverschillen - hun betekenis. Laat bijvoorbeeld een verticale geleider zich uitstrekken door meerdere lagen quasi-in-fase. Dan heeft het geen zin om te zeggen dat er een constant potentiaalverschil op de uiteinden wordt toegepast. Over wat voor constant potentiaalverschil kunnen we eigenlijk praten als de tekens van de elektronenladingen aan de boven- en onderkant van de geleider dezelfde naam blijken te hebben, en dan in tegenstelling tot - met een frequentie van bijvoorbeeld 1 MHz? In dit geval is het correct om eenvoudigweg te spreken over de concentratie van een overmaat aan elektronen aan een van de uiteinden van de geleider - d.w.z. gebruik het conceptuele apparaat,waarop de logica van de programma's is gebouwd, die de genoemde inhomogeniteit in de ladingsverdeling elimineren, overtollige elektronen langs de geleider verplaatsen.
Maar zelfs wanneer de juiste terminologie wordt gebruikt, is een uitleg vereist: hoe werken bijvoorbeeld hoogspanningslijnen tussen punten met grote hoogteverschillen - d.w.z. zoals een stroom van elektronen (vooral een constante) door een geleider stroomt, in de aangrenzende secties waarvan de ladingen van elektronen niet altijd dezelfde naam hebben, maar schakelen tussen staten met dezelfde naam en ongelijkheid bij een radiofrequentie.
Laten we eens kijken naar het geval van een dergelijke lengte van een verticale geleider waarbij de versnelling van de zwaartekracht g als constant kan worden beschouwd. Vervolgens, zoals kan worden aangenomen, de dikten van de betrokken quasi-infase lagen gelijk en daarom verschillen df e tussen de frequenties van de referentie pulsaties in de aangrenzende lagen zijn gelijk. Met gelijke p-breedten van de fase-gangen, die de identificatie van dezelfde naam of ongelijkheid van ladingen geven (zie hierboven), zullen twee toestanden elkaar in de geleider vervangen, met een periodiciteit van 1 / df e. De halve periode zal namelijk duren tot dezelfde naam van de elektronladingen in alle lagen, en de andere halve periodetekens van de elektronladingen zullen van laag tot laag afwisselen - terwijl elk van de lagen als referentie kan worden genomen.
We zijn geïnteresseerd in de vraag: als, laten we zeggen, een constant overschot aan elektronen wordt gehandhaafd aan het boveneinde van onze geleider, wat zal dan de aard zijn van de resulterende elektronenstroom in de geleider? Op tijdsintervallen met de end-to-end identiteit van ladingen, is het duidelijk dat elektronen langs de gehele geleider naar beneden zullen bewegen. Op tijdsintervallen met laag voor laag afwisselende tekenen van elektronenladingen, zal de situatie ingewikkelder zijn. In lagen waar de ladingen van elektronen dezelfde naam zullen hebben met de overtollige lading bovenaan, zullen elektronen naar beneden bewegen en in lagen waar ze tegenover staan, zullen ze omhoog bewegen. Merk op dat de stroom van "negatieve" elektronen naar beneden en de stroom van "positieve" elektronen naar boven equivalent zijn. En elke detector zal, in ons probleem, dezelfde gelijkstroom overal in de geleider detecteren - als we de condensatie en verdunning van vrije elektronen verwaarlozen,die zal worden verkregen op de kruispunten van de lagen voor elk tijdsinterval met laag-voor-laag afwisselende ladingstekens. En deze condensatie-zeldzaamheid zal inderdaad verwaarloosbaar zijn, aangezien de voortbewegingssnelheid van elektronen in geleiders, zelfs bij sterke stromen, slechts enkele centimeters per seconde bedraagt.
De discrepantie in de tekens van de ladingen van elektronen, waarover ons model spreekt, heeft dus praktisch geen invloed op het proces van beweging van overtollige elektronen langs een lange verticale geleider. Maar bliksem slaat door de lucht, die onder normale omstandigheden geen geleider is. Om een blikseminslag mogelijk te maken, moet een geleidingskanaal in de lucht worden gevormd, d.w.z. kanaal met een voldoende hoge ionisatiegraad.
Hoe condities voor hoogfrequente uitval van lucht worden gecreëerd onder een onweerswolk
In het onderste deel van de onweerswolk, van waaruit de vorming van een geleidingskanaal voor een blikseminslag begint, wordt een overmatige lading geconcentreerd - in de regel negatief. De verticale lengte van het concentratiegebied van deze lading kan 2-3 km zijn.
Het lijkt erop dat deze krachtige ladingconcentratie een elektrische drift zou moeten veroorzaken van gratis geladen deeltjes die in kleine hoeveelheden aanwezig zijn in de ondoordringbare lucht tussen de wolk en de grond. Statische krachtwerking op vrije elektronen zou effectiever zijn dan op ionen - in vergelijking daarmee hebben elektronen minder inertie en een hogere mobiliteit. Maar in de literatuur over atmosferische elektriciteit hebben we geen melding gemaakt van de drift van atmosferische elektronen onder een onweerswolk naar de grond - en deze drift kon niet onopgemerkt blijven. En geen van de auteurs stelde de vraag: waarom is er geen dergelijke afwijking?
Ons model verklaart deze paradox gemakkelijk door het feit dat de sterke concentratie van de lading in de atmosfeer niet leidt tot een statisch krachteffect op de vrij geladen deeltjes eronder, maar tot een wisselend teken - bovendien in een brede frequentieband bepaald door de verticale omvang van de ladingsconcentratie. Bij een dergelijke impact is er bij de resulterende beweging van atmosferische elektronen geen component die overeenkomt met een gelijkstroom - zoals in een geleider met een overmatige lading aan één uiteinde - deze elektronen ervaren alleen een hoogfrequente "hobbeligheid".
Maar deze "hobbeligheid" van atmosferische elektronen zorgt naar onze mening voor de vorming van een geleidingskanaal voor een blikseminslag. Als de kinetische energie van vrije elektronen als gevolg van HF-blootstelling voldoende is voor impactionisatie van luchtatomen, dan treedt een elektrodeloze hoogfrequente doorslag op. Het is bekend dat HF-afbraak optreedt bij veel lagere veldsterktes dan lawinedoorslag, waarbij alle andere zaken gelijk blijven. Dit verklaart het mysterie van de vorming van een geleidingskanaal voor een blikseminslag bij spanningen die verre van voldoende zijn voor een lawine-uitval.
Het is relevant hieraan toe te voegen dat N. Tesla zijn tijdgenoten schokte met het schouwspel van lange ontladingen in de lucht, die hij kunstmatig veroorzaakte - hij werd zelfs de "heer van de bliksem" genoemd. Het is bekend dat Tesla's geheim niet alleen bestond in het gebruik van zeer hoge spanningen, maar ook in het afwisselen van deze spanningen, bij frequenties van tientallen kHz en hoger. Het type luchtuitval in de bliksem van Tesla was dus ongetwijfeld hoogfrequent.
Maar laten we terugkeren naar de HF-afbraak van lucht, die het geleidingskanaal vormt voor een blikseminslag van wolk naar grond. Het is duidelijk dat bij dezelfde dichtheid van vrije elektronen over de gehele hoogte tussen de wolk en de grond, de HF-afbraak allereerst zal optreden waar, door de HF-werking, de elektronen de maximale kinetische energie hebben. Tussen de wolk en de grond blijkt de energie van atmosferische elektronen maximaal te zijn in het gebied direct grenzend aan de 'onderkant' van de wolk: ten eerste is er de maximale intensiteit van HF-blootstelling en ten tweede is de luchtdichtheid daar minimaal, wat de versnelling van elektronen bevordert. Dat is de reden waarom, in ons geval, de HF-storing begint onder de bodem van de onweerswolk. Maar het ontspruit niet in één keer tot de volledige hoogte tussen de wolk en de grond - het ontspruit slechts de lengte van één stap bij de "stapleider".
Wat bepaalt de lengte van de leiderstap
Het geleidingskanaal voor een blikseminslag van wolk naar aarde begint dus te groeien vanuit het gebied naast de "onderkant" van de onweerswolk. Het lijkt erop dat de HF-afbraak die zich ontwikkelt van de wolk naar de grond het geleidingskanaal in één keer zou kunnen doen groeien over de hele lengte die de intensiteit van de HF-blootstelling toelaat - deze intensiteit zou voldoende zijn om de vereiste mate van luchtionisatie te garanderen. Maar deze benadering houdt geen rekening met de specifieke omstandigheden die bestaan aan de grenzen van de quasi-in-fase lagen.
Laten we inderdaad eens kijken naar een vrij elektron, dat in de versnellende fase van de RF-actie de grens overschrijdt tussen aangrenzende quasi-in-fase lagen. Als op het moment dat we de grens overschrijden, in deze aangrenzende lagen dezelfde naam is voor de ladingen van elektronen, dan gebeurt er niets bijzonders met ons elektron - de versnellende fase van de HF-impact zal doorgaan. Maar als de overgang van de grens valt op het verschil in de ladingen van elektronen in aangrenzende lagen, dan zal het resultaat van een dergelijke overgang van de grens een onmiddellijke fase-omkering van het HF-effect zijn: de versnellende fase zal worden vervangen door een vertragende. In dit geval zal het elektron het HF-effect niet volledig kunnen waarnemen, in tegenstelling tot de elektronen die oscilleren binnen een quasi-in-fase laag of de grens tussen hen overschrijden wanneer de elektronenladingen erin dezelfde naam hebben.
Hieruit volgt dat er op de grenzen tussen aangrenzende quasi-in-fase lagen grenslagen zijn waarin sommige van de vrije elektronen kinetische energieën hebben die veel lager zijn dan die welke worden geleverd door de HF-actie voor de resterende elektronen. Omdat de verminderde kinetische energie van een elektron ook het verminderde vermogen betekent om lucht te ioniseren, wordt in de grenslagen de ionisatie-efficiëntie verminderd - ongeveer met de helft. Daarom is de kans groot dat de HF-afbraak, die het gebied heeft bereikt met een verminderde ionisatie-efficiëntie in de grenslaag, dit gebied niet zal kunnen passeren en de ontwikkeling van de HF-afbraak zal daar stoppen.
Dan zouden de stappen van de overgrote meerderheid van stapleiders moeten beginnen en eindigen bij de grenslagen tussen de lagen van quasi-in-fase. En aan de hand van de gemiddelde lengte van de leiderstap kan men de dikte van de quasi-in-fase lagen beoordelen - rekening houdend met het feit dat als een stap op een quasi-in-fase laag valt, de staplengte zou moeten toenemen wanneer de stap afwijkt van de verticale richting. Helaas hebben we in de literatuur geen gegevens gevonden die ons in staat zouden stellen om de stelling over de toename van de lengte van de leiderstap wanneer deze afwijkt van de verticale, te bevestigen of te weerleggen. Er zijn echter aanwijzingen dat bijna-horizontale lineaire bliksem vrijer wordt gevormd - zonder die rigide beperkingen op de lengte van de leidende treden, die gelden voor "wolk-naar-grond" bliksemschichten. Inderdaad, gezien het feit dat de lengte van "wolk-tot-grond" bliksem gemiddeld 2-3 km is, "de lengte van de bliksem,wat er tussen de wolken gebeurde, bereikte 15-20 km en zelfs meer.
Als onze redenering juist is, dan zou de dikte van de quasi-in-fase lagen iets minder moeten zijn dan de gemiddelde lengte van de leiderstap. Verschillende auteurs geven iets andere waarden voor de gemiddelde staplengte - als geschatte waarde noemen we het cijfer 40 m. Als dit cijfer niet ver van de waarheid is, dan zullen we ons niet veel vergissen als we de waarde van 30 m noemen als een geschatte waarde voor de dikte van de quasi-in-fase lagen.
Wat gebeurt er in de pauzes tussen de opbouw van het geleidingskanaal
De ervaring leert dat na de volgende opbouw van het geleidingskanaal over de lengte van één trap van de leader - die ongeveer 1 ms duurt - er een pauze is voordat de volgende trap wordt opgebouwd; deze pauzes duren ongeveer 50 ms. Wat gebeurt er tijdens deze pauzes?
Het antwoord suggereert zichzelf: tijdens deze pauzes bewegen vrije elektronen zich vanuit de wolk langs het gehele gevormde geleidingskanaal, met de vulling van een nieuw gegroeid gedeelte tot aan het einde ervan, zodat aan dit einde de concentratie van overtollige elektronen voldoende is voor de afbraak van de grenslaag tussen aangrenzende lagen quasi-in-fase. Bevestiging van de stelling over de voortgang van elektronen langs het geleidingskanaal vinden we in de pauzes tussen de opbouw van de leiderstappen in Schonland, die schrijft over het samenvallen van de snelheid van de stapleider met de driftsnelheid van vrije elektronen - gezien de luchtdichtheid en elektrische veldsterkte. Hier spreekt Shonland over de gemiddelde snelheid van een getrapte leider, maar deze leider gaat vooruit met korte worpen, en de rest van de tijd "rust" hij overweldigend. En als de resulterende gemiddelde snelheid van de stapleider gelijk is aan de snelheid van elektronenbeweging, betekent dit dat elektronen langs de nieuwe groeiende secties van het geleidingskanaal bewegen precies tijdens de volgende pauzes - ze zouden tenslotte met hun driftsnelheid gewoon geen tijd hebben om langs de nieuwe sectie verder te gaan. tijdens zijn vorming.
En inderdaad, de HF-afbraak vormt alleen een nieuw gedeelte van het geleidingskanaal door een toename van de mate van luchtionisatie erin - het aantal vrije elektronen en positieve ionen neemt toe, maar blijft gelijk aan elkaar. Daarom is er aanvankelijk geen overtollige lading in het nieuwe gedeelte van het geleidingskanaal - en het kost tijd voor de instroom ervan. Dat is de reden waarom, naar onze mening, het Frenkel-model van veldversterking op het puntje van de groeiende storing niet werkt. Voor een dergelijke versterking van het veld is een extra lading aan de punt vereist. Maar we zien dat de opbouw van het geleidingskanaal plaatsvindt in afwezigheid van overtollige lading aan het uiteinde van de groeiende afbraak - deze overtollige ladingen stromen met een aanzienlijke vertraging naar binnen.
Laten we benadrukken dat het het model is van de beweging van elektronen vanuit de wolk langs het geleidingskanaal tijdens pauzes tussen opeenvolgende opbouw van dit kanaal dat het eenvoudigste en logische antwoord geeft op de vraag hoe een hoge mate van ionisatie in het kanaal wordt gehandhaafd tijdens deze pauzes - wanneer het mechanisme dat zorgde voor de snelle afbraak, kan het ionenverlies als gevolg van recombinatie en diffusie niet meer aan. Naar onze mening is het de opkomst van overtollige elektronen die extra ionen creëren door impactionisatie en zo bijdraagt aan het handhaven van de geleidingstoestand in het kanaal.
We voegen eraan toe dat de beweging van vrije elektronen in de pauzes tussen de opeenhopingen van het geleidingskanaal niet alleen plaatsvindt langs het kanaal dat de grond bereikt en waardoor de hoofdstroomschok zal optreden, maar ook langs alle vertakkende doodlopende kanalen. Dit wordt visueel bewezen door de volledige gelijkenis van de groei van veel kanalen tegelijk - als het nog niet duidelijk is welk van hen het kanaal van de belangrijkste huidige schok zal zijn.
Belangrijkste huidige schok
Wanneer het geleidingskanaal tussen de onweerswolk en de grond volledig is gevormd, treedt de hoofdstroomschok (of meerdere stroomschokken) erlangs op. Soms wordt in de literatuur de hoofdstroomschok buitengewoon tevergeefs een tegenstroomschok of omgekeerde ontlading genoemd. Deze termen zijn misleidend en wekken de indruk dat elektronen bij een omgekeerde ontlading in de tegenovergestelde richting bewegen van die waarin het geleidingskanaal groeide en waarin ze bewogen terwijl ze groeiden. In feite bewegen elektronen in een "omgekeerde ontlading" in een "voorwaartse" richting, uit de wolk, d.w.z. uit het gebied van hun overmatige concentratie - op de grond. Het "omgekeerde" van deze ontlading manifesteert zich uitsluitend door zijn waargenomen dynamiek. Het feit is dat onmiddellijk na de vorming van een geleidingskanaal tussen de wolk en de grond,gevuld met overtollige elektronen, ontwikkelt de hoofdstroomschok zich zodanig dat eerst elektronen beginnen te bewegen in de kanaalsecties die zich het dichtst bij de grond bevinden, en vervolgens - in hogere secties, enz. Tegelijkertijd beweegt de rand van de zone van intense gloed, die wordt gegenereerd door deze krachtige bewegingen van elektronen, van beneden naar boven - wat andere auteurs een reden geeft om te praten over een "omgekeerde ontlading".
De gloed tijdens de hoofdstroomschok heeft interessante kenmerken. “Zodra de leider de aarde bereikt, ontstaat onmiddellijk de hoofdontlading, die zich van de aarde naar de wolk verspreidt. De hoofdontlading is veel intenser in luminescentie, en er is waargenomen dat naarmate de hoofdontlading naar boven beweegt, deze luminescentie afneemt, vooral als deze door de vertakkingspunten gaat. Een toename van de gloed werd nooit waargenomen toen de ontlading naar boven bewoog. We verklaren deze kenmerken door het feit dat, in de beginfase van de hoofdstroomschok, de elektronenstroom in het hoofdgeleidingskanaal, dat zich uitstrekt van de wolk naar de grond, wordt gevoed door de elektronenstromen van doodlopende takken - net zoals een rivier wordt gevoed door stromen die erin stromen. Deze stromen, die de huidige schok in het hoofdkanaal voeden, zijn echt "omgekeerd":de elektronen keren dan terug van de doodlopende takken naar het hoofdkanaal.
Video-opnamen van een wolk-grond blikseminslag in slow motion zijn gratis beschikbaar op internet. Ze laten duidelijk, door een zwak voortplantende gloed, de dynamiek zien van de voortgang van elektronen langs de groeiende geleidingskanalen - met een overvloedige vertakking. Ten slotte vindt langs het hoofdkanaal een helder lichtgevende ontlading plaats, in eerste instantie vergezeld van een gloed in de zijtakken - die veel sneller sterft dan de gloed in het hoofdkanaal, aangezien elektronen uit de wolk nu niet de zijtakken binnendringen, maar langs het hoofdkanaal de grond in.
Gevolgtrekking
We beweren niet dat we de verschijnselen die optreden bij blikseminslag volledig dekken. We hebben alleen het geval van een typische lineaire blikseminslag van wolk naar aarde overwogen. Maar voor het eerst hebben we een systemische verklaring gegeven van de fysica van dergelijke bliksem. We hebben het raadsel zelf opgelost van de mogelijkheid van bliksem bij elektrische veldsterktes die verre van voldoende zijn voor een lawine-uitval van lucht - het blijkt hier immers geen lawine te zijn, maar hoogfrequent. We hebben de reden voor deze RF-storing genoemd. En we hebben uitgelegd waarom deze afbraak in opeenvolgende segmenten ontspruit, met aanzienlijke pauzes ertussen.
Al deze verklaringen bleken directe gevolgen te zijn van onze ideeën over de aard van elektriciteit en over de organisatie van de zwaartekracht, maar met enkele specificerende veronderstellingen. De sleutelrol werd gespeeld door het idee van de organisatie van zwaartekracht, omdat bliksem ons verschijnt als een zwaartekracht-elektrisch fenomeen. Opvallend is dat het fenomeen van bliksem tussen een onweerswolk en de aarde een belangrijk bewijs blijkt te zijn van de juistheid van twee basisconcepten van de 'digitale' fysieke wereld tegelijk, over de essenties van elektriciteit en zwaartekracht - bliksem vindt immers een redelijke verklaring op basis van het samenvoegen van deze twee concepten.
We voegen eraan toe dat de bovenstaande fysica van lineaire bliksem tussen een onweerswolk en de aarde kan dienen als uitgangspunt voor het verklaren van de aard van andere soorten bliksem. De regelmaat van de rangschikking van lagen met speciale omstandigheden van luchtionisatie kan bijvoorbeeld een sleutelrol spelen bij de vorming van de zogenaamde. ritssluiting met kralen.
Auteur: A. A. Grishaev, onafhankelijk onderzoeker
