Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...








Интересные сайты:




Еще один взгляд на природу шаровой молнии
1. Процесс рождения ШМ и его физическое обоснование
2. Оценка начальной энергии ШМ
3. Почему ШМ не всплывает ? Как объяснить массу и ее движение?
4. Момент истины : Сверхпроводимость электронной оболочки. Электрический дипольный момент ШМ. Причины стабильности ШМ – природного ускорителя частиц.
5. Какой же процесс восполняет энергию ШМ ?
6. Свойства и поведение ШМ, обусловленные ее индукционной природой
7. О холодном свечении ШМ
8. Взаимодействие ШМ с металлическими проводниками
9. Воздействие ШМ на низкотемпературную плазму.
ЛИТЕРАТУРА

Марат Шакиров

Еще один взгляд на природу шаровой молнии.

8. Взаимодействие ШМ с металлическими проводниками

Иногда при попадании ШМ на поверхность металлических предметов в них остается углубление, - лунка, из которой испарился металл. Это говорит о чрезвычайной локализации и такой скорости воздействия ШМ, что за счет теплопроводности энергия не успевает отводиться вглубь металла и это подтверждает, что механизм воздействия ШМ на металл существенно отличается от теплового. Видимо, здесь следует искать другой механизм разрушения кристаллической решетки металла. Для этого сначала обсудим случаи выхода ШМ из водопроводных кранов, вентиля отопления, прохождения через металлические экраны и т.д., отмечаемые в литературе. В этом нет ничего удивительного, так как в металлах с хорошей проводимостью почти на каждый атом приходится по одному «свободному», т.е. не связанному с конкретным атомом электрону (образующими так называемый «электронный» газ внутри кристаллической решетки или наоборот, можно считать, что ионы решетки плавают внутри электронного газа) и они при наличии внешнего сильного электрического поля могут образовать электронный тороид внутри металла, куда ШМ перекачивает свою энергию и образует электромагнитный солитон. Этот солитон становится центром мощного ДСП – домена сильного поля (по аналогии с эффектом Ганна, где в образце полупроводника арсенида галлия под действием электрического поля Е≈3x105В/м образуется солитон, курсирующий с большой частотой между торцами образца). Образование внутри металла солитона и последующая концентрация электронов вокруг него приводят к перераспределению зарядов, которое равносильно появлению избыточного положительного заряда за пределами солитона, а это вызывает приток в проводниках дополнительных электронов из земли, если он заземлен. Вот этот фактор, очевидно, и является причиной того, что ШМ, попавшая во время разряда линейной молнии в заземленный проводник, медленно перемещается в нем до тех пор, пока не дойдет до концевого элемента (например, металлический прут, проволока, торчащая из земли, электрическая розетка, выключатель, патрон для лампочки и т.д.), граничащего с воздухом, потенциал которого относительно проводника положителен. К тому же избыточный отрицательный заряд просто-напросто выталкивает это вихревое кольцо. В результате через поверхность металла происходит массовая холодная эмиссия электронов, ионизующих воздух и создающих плацдарм, куда перемещается, а точнее, переиндуцируется весь солитон. Затем он, создав себе плазменную светящуюся оболочку обычно шаровой формы, начинает парить по воздуху.

Кстати, можем ответить на вопрос: почему ШМ «избегает» заземленных проводников? Дело в том, что она индукционным путем создает внутри проводника ЭМС, окруженный вихревым кольцом электронов. Если даже вначале преобладали силы притяжения, то при приближении ШМ к проводнику на какое-то минимальное расстояние происходит холодная автоэлектронная эмиссия (туннельный эффект), т.е. часть электронов вырывается через поверхность металла и поглощается положительно заряженной наружной оболочкой ШМ. На какой-то момент у нее образуется избыток отрицательных зарядов и она отталкивается от заземленного проводника, который к этому моменту уже восполнил свой потерянный на эмиссию отрицательный заряд за счет Земли. Разумеется, и ШМ сравнительно быстро восстанавливает свою квазинейтральность за счет ионов воздуха (но за большее время, чем заземленный проводник) и явление может повториться сначала. Аналогично можно объяснить также «прыжки» ШМ, которые являются результатом сложения перемещения по горизонтали и колебательного движения по вертикали, которое вызывается проявлением то силы притяжения к земле, то силы отталкивания от нее по описанному выше механизму (сила отталкивания усиливается еще и за счет индукционных сил взаимодействия). Но если незаземленный образец металла мал настолько, что энергия разрушения его кристаллической решетки сопоставима или заметно меньше, чем энергия ШМ, то он, находясь вблизи шаровой молнии и подвергаясь действию его сильного импульсного электрического поля ( Е≈3 x 106 В/м и выше) может разрушиться причем путем холодной сублимации, т.е. испарения или возгонки без плавления и кипения. Это может произойти из-за того, что ШМ образует в металле солитон с ДСП, который благодаря туннельному эффекту покидает металл и поглощается ШМ вместе с частью электронов, и это создает такой избыток положительного заряда кристаллической решетки, что она моментально разрушается за счет сил электростатического отталкивания. В результате почти весь металл оказывается в составе ШМ, чему способствует созданный электронами отрицательный заряд молнии. Этот механизм в какой-то мере напоминает резонансный процесс, так как при присвоении высокоскоростных ионов металла энергия, затраченная на разрушение металла, почти полностью возвращается в форме их кинетической энергии и энергии рекомбинации с электронами.

В качестве примера рассмотрим сублимацию конкретной массы золота
m = 10 г = 10-2 кг, (76)
соответствующей, скажем, кольцу.

Работу разрушения кристаллической решетки по порядку величины можно оценить как сумму энергий испарения и диссоциации (ионизации) всех атомов, причем считаем, что от каждого атома золота отнимается только по одному электрону:
W = mr + nAв = mr + (mNa Aв)/μ, где m = 10-2 кг.(77)
Где m =10-2 кг – масса золотого кольца,
r =1,575 x 106 Дж/кг (78) – удельная теплота испарения золота,
n - число атомов золота,
μ= 197 кг/кмоль - молярная масса золота,
Na = 6,02 x 1026 кмоль-1 – число Авогадро, равное числу атомов или молекул в одном киломоле любого вещества (79)
Ав≈5 эВ = 5 х 1,6 х 10-19 Кл х В ≈ 8 х 10-19 Дж (80) – работа выхода электрона или энергия ионизации атома золота.
Подставим численные значения и вычислим:
Wp = m(r + Na x Ав/μ = 10-2 ( 1,575 x 106 + 6,02 x 1026 x 8 x 10-19/197) = 104 ( 1,575 + 2,44) &asymp 4 x 104 Дж. (81)

Итак, для разрушения кристаллической решетки и ионизации всех атомов в 10 г золота нужна энергия
Wp = 4 x 104 Дж, (82)
что составляет
Wp /Wc = 104 /106 = 10-2 , (83)
т.е. сотую часть от энергии солитона или 1 %. Таким образом, вероятность подобного разрушения не исключена: во всяком случае, у шаровой молнии энергии для этого достаточно.








Предыдущая     Статьи     Следущая











Друзья сайта: