Учёные разработали численную модель, которая раскрывает механизм появления лидеров отдачи — кратковременных электрических разрядов, возрождающих ранее затухшие молниевые каналы. Это стало возможным благодаря перезарядке молниевой сети, необходимой для поддержания молниевого разряда. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Исследование способствует более глубокому пониманию природы молний и может помочь в совершенствовании систем защиты от гроз.
Молния представляет собой сложную сеть проводящих каналов с уникальной структурой: в отличие от лабораторных лидеров, она поддерживает нулевой суммарный заряд путем перераспределения положительных и отрицательных зарядов. В нижней части канала, доходящего до земли, обычно сосредоточены отрицательные заряды, а положительные находятся в облаке. Между этими зонами располагается нейтральная точка реверса, где заряд меняется на противоположный. Смещение этой точки запускает транзиенты — кратковременные лидерные процессы.
Лидеры отдачи — яркий пример таких процессов. Они возникают возле головки потухшего положительного лидера и состоят из биполярных лидерных каналов. Отрицательная часть такого лидера распространяется по затухшей ветви к основному каналу, вызывая вспышку света и токовый импульс. После этого канал возобновляет развитие, образуя боковую ветвь.
Ученые из Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова создали модель, описывающую рост, затухание и реактивацию бокового канала молнии с появлением лидеров отдачи. Модель учитывает одновременно изменения термодинамических и электрических параметров канала, что является ее преимуществом.
В начальной фазе, около 20 миллисекунд, рост боковой ветви поддерживается высоким напряжением в точке ветвления. По мере снижения напряжения наступает фаза затухания (5–75 миллисекунд), когда ток перестает течь, а плазма остывает. На заключительном этапе происходит резкий рост напряжения, запускающий волну повторной ионизации и формирование лидера отдачи, что оживляет ранее обесточенный канал.
Эта модель помогает понять сложные процессы в молниях и может стать основой для улучшения технических средств защиты от грозовых разрядов.
А также создан стабильный источник экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения. При успешной демонстрации технологии её можно будет адаптировать для более компактных устройств на базе разрабатываемых терагерцевых гиротронов.