Пресс-центр

Получены новые данные в ходе исследования природы шаровой молнии

Новые данные получили и описали ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ совместно с китайскими коллегами в ходе экспериментов по изучению физики газового разряда в воздухе (плазмоида) на примере «гатчинского разряда». Эти данные позволяют сделать предположения о его внутреннем строении. Результаты опубликованы в «Журнале технической физики».

Данные были получены в ходе совместных российско-китайских исследований формирования плазмоида с помощью скоростной съемки (1000 кадров в секунду) и с использованием светового фильтра с полосой пропускания 400−500 нм.

Плазмоид был открыт в 2000 году в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова, сейчас входящем в состав НИЦ «Курчатовский институт». По названию города, в котором располагается институт, он получил название «гатчинский разряд». В гатчинском разряде образуются уникально долгоживущие светящиеся образования, которые, по мнению многих исследователей, поразительно похожи на природные шаровые молнии. Таким образом, «гатчинский разряд» является искусственно полученной моделью природного явления – шаровой молнии, в отношении которой в настоящее время не существует общепризнанной теории. Именно с этим связан большой интерес в научном сообществе к этому явлению, однако пока ни одна из гипотез, объясняющих происхождение плазмоида, не получила окончательного признания.

«Эксперимент, проводимый в Харбинском технологическом университете, более полно и с лучшим разрешением по сравнению с предыдущими исследованиями продемонстрировал лидерно-стримерный процесс, происходящий на поверхности воды», – говорит один из авторов статьи, научный сотрудник Отделения нейтронных исследований НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ О.М. Жеребцов.

Применение светофильтра позволило впервые наблюдать новый компонент фазы формирования гатчинского разряда и сделать новые предположения о форме и свойствах плазмоида.

Путем подбора режимов разряда впервые был получен короткоживущий миниатюрный плазмоид диаметром 15-17 мм и временем жизни 90 мс, который возникал без образования лидерно-стриммерной системы.

Также был описан новый физический эффект, который возникает при определенных условиях в гатчинском разряде, он позволяет говорить о виртуальном катоде - потенциальном барьере между катодом и анодом, который возникает внутри разрядного объема над катодом за счет пространственного заряда, создаваемого потоком заряженных частиц в объеме. Образовавшийся виртуальный катод частично пропускает, частично отражает этот поток.

 «Видимо, в данной конфигурации гатчинского разряда, это приводит не только к образованию яркого ядра, соединенного с катодом, но и цилиндра и истекающей из него струи. Накачка одноименными зарядами пространства под шапочкой приводит к повышению потенциала и созданию в этом части пространства сильного неоднородного электрического поля. В связи с этим, начиная с 40−50 ms, лидеры берут свое начало уже из этого пространства, будучи не связанными лидерным каналом непосредственно ни со струей, ни с ядром», - поясняет один из авторов «гатчинского разряда», ведущий инженер отдела трековых детекторов Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Г.Д. Шабанов.

Для объяснения явления шаровой молнии необходимы плазмоны с временем жизни 1-2 с, в отличие от наблюдаемых с временем жизни 400 мс. Эксперименты продолжаются: более свежие данные опубликованы здесь.