Аянга цахилгааны төрлүүд

a) Ихэнх аянга үүл ба дэлхийн гадаргуугийн хооронд тохиолддог боловч үүлний хооронд аянга цахилгаан цахидаг. Эдгээр бүх аянгыг ихэвчлэн шугаман гэж нэрлэдэг. Бие даасан шугаман аянгын уртыг километрээр хэмжиж болно.

• б) Өөр нэг төрлийн аянга нь туузан аянга юм. Энэ тохиолдолд дараах зураг нь хэд хэдэн бараг ижил шугаман аянга гарч, бие биенээсээ шилжсэн мэт харагдана.
• в) Зарим тохиолдолд аянга хэдэн арван метр урт тусдаа гэрэлтдэг хэсгүүдэд хуваагддаг болохыг анзаарсан. Энэ үзэгдлийг ирмэгийн аянга гэж нэрлэдэг. Малан (1961)-ийн хэлснээр энэ төрлийн аянга нь удаан үргэлжилсэн цэнэгийн үндсэн дээр тайлбарлагддаг бөгөөд үүний дараа суваг нь түүнийг ажиглаж буй ажиглагчийн чиглэлд тонгойж байгаа газарт туяа нь илүү тод харагддаг. Юман (1962) энэ үзэгдлийг "пинг эффект"-ийн жишээ болгон авч үзэх ёстой гэж үзсэн. үе үе өөрчлөлтхэд хэдэн микросекундын хугацаатай гадагшлуулах баганын радиус.
• г) Байгалийн хамгийн нууцлаг үзэгдэл болох бөмбөгний аянга.

Шугаман аянгын физик

Шугаман аянга нь бие биенээ хурдан дагадаг хэд хэдэн импульсээс бүрддэг. Импульс бүр нь үүл ба газрын хоорондох агаарын цоорхойг задлах бөгөөд оч ялгарах хэлбэрээр үүсдэг. Эхлээд эхний импульсийг харцгаая. Түүний хөгжилд хоёр үе шат байдаг: эхлээд үүл ба газрын хооронд гадагшлуулах суваг үүсдэг ба дараа нь үндсэн гүйдлийн импульс үүссэн сувгаар хурдан дамждаг.

Эхний үе шат бол гадагшлуулах суваг үүсэх явдал юм. Үүлний ёроолд 105...106 В/м маш өндөр эрчимтэй цахилгаан орон үүссэнээс бүх зүйл эхэлдэг.

Ийм талбарт чөлөөт электронууд асар их хурдатгал авдаг. Үүлний доод хэсэг сөрөг, дэлхийн гадаргуу эерэг цэнэгтэй тул эдгээр хурдатгалууд нь доош чиглэсэн байдаг. Эхний мөргөлдөөнөөс дараагийн мөргөлдөөнд хүрэх замд электронууд чухал ач холбогдолтой болдог кинетик энерги. Тиймээс тэд атом эсвэл молекулуудтай мөргөлдөхөд тэдгээрийг ионжуулдаг. Үүний үр дүнд шинэ (хоёрдогч) электронууд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь эргээд үүлний талбарт хурдасч, улмаар мөргөлдөх үед шинэ атом, молекулуудыг ионжуулдаг. Хурдан электронуудын бүхэл нуранги үүсч, хамгийн "доод талд" үүл, плазмын "утас" - дамжуулагч үүсгэдэг.

Бие биетэйгээ нийлснээр урсгалууд нь үндсэн гүйдлийн импульс дамжих плазмын суваг үүсгэдэг.

Үүлний "доод" хэсгээс дэлхийн гадаргуу хүртэл хөгжиж буй энэхүү плазмын суваг дүүрсэн байдаг чөлөөт электронуудба ионууд байдаг тул сайн дамжуулж чаддаг цахилгаан гүйдэл. Түүнийг удирдагч, бүр тодруулбал шаталсан удирдагч гэж нэрлэдэг. Үнэн хэрэгтээ суваг нь жигд бус, харин үсрэлтээр "алхам" хэлбэрээр үүсдэг.

Яагаад удирдагчийн хөдөлгөөнд түр зогсолт, харьцангуй тогтмол байдаг нь тодорхойгүй байна. Шат шаталсан удирдагчдын тухай хэд хэдэн онол байдаг.

1938 онд Шонланд удирдагчийн алхам алхмаар зан чанарыг үүсгэдэг саатал хоёр боломжит тайлбарыг дэвшүүлэв. Тэдгээрийн аль нэгнийх нь дагуу электронууд тэргүүлэх дамжуулагчийн (нисгэгч) сувгаар доошлох ёстой. Гэсэн хэдий ч зарим электронуудыг атомууд болон эерэг цэнэгтэй ионууд барьж авдаг тул гүйдэл үргэлжлэхэд хангалттай боломжит градиент үүсэхээс өмнө шинэ урагшлах электронууд ирэх хүртэл хэсэг хугацаа шаардагдана. Өөр нэг үзэл бодлын дагуу эерэг цэнэгтэй ионууд удирдагч сувгийн толгойн дор хуримтлагдаж, улмаар түүн дээр хангалттай боломжит градиент үүсгэхэд цаг хугацаа шаардагдана. Гэхдээ физик үйл явц, удирдагчийн толгойн ойролцоо тохиолдох нь ойлгомжтой. Үүлний доорх талбайн хүч нь нэлээд өндөр - энэ нь B/m; удирдагчийн толгойн урд байрлах орон зайд бүр ч их байдаг. Удирдагч толгойн ойролцоох хүчтэй цахилгаан талбарт атом ба агаарын молекулуудын эрчимтэй ионжилт үүсдэг. Энэ нь нэгдүгээрт, удирдагчаас зугтаж буй хурдан электронуудаар атом, молекулуудыг бөмбөгдсөний улмаас (нөлөөллийн иончлол гэж нэрлэгддэг), хоёрдугаарт, атом, молекулууд фотонуудыг шингээж авснаас үүсдэг. хэт ягаан туяа, удирдагчаас ялгардаг (фотоионжуулалт). Удирдагчийн замд тулгарсан атом, агаарын молекулуудын эрчимтэй иончлолын улмаас плазмын суваг ургаж, удирдагч нь дэлхийн гадаргуу руу шилждэг.

Замын дагуух зогсолтуудыг харгалзан үзвэл үүл болон дэлхийн гадаргуугийн хоорондох 1 км-ийн зайд газарт хүрэхийн тулд удирдагч 10...20 мс зарцуулсан. Одоо үүл нь гүйдлийг төгс дамжуулдаг плазмын сувгаар газартай холбогддог. Ионжуулсан хийн суваг нь дэлхийтэй үүлэнд богино холболт үүсгэсэн мэт санагдав. Энэ нь анхны импульсийн хөгжлийн эхний үе шатыг дуусгадаг.

Хоёр дахь шат нь хурдан бөгөөд хүчтэй явагддаг. Гол гүйдэл нь удирдагчийн тавьсан зам дагуу урсдаг. Одоогийн импульс ойролцоогоор 0.1 мс үргэлжилнэ. Одоогийн хүч нь А зэрэглэлийн утгуудад хүрдэг мэдэгдэхүйц хэмжэээрчим хүч (J хүртэл). Суваг дахь хийн температур хүрдэг. Яг энэ мөчид ер бусын юм тод гэрэл, гэнэт халсан хийн гэнэтийн тэлэлтээс үүдэлтэй аянга цахих, аянга цахилгаан гарах үед бидний ажигладаг.

Плазмын сувгийн гэрэлтэлт ба халаалт хоёулаа газраас үүл рүү чиглэсэн чиглэлд хөгжих нь чухал юм. доороос дээш. Энэ үзэгдлийг тайлбарлахын тулд бүх сувгийг нөхцөлт байдлаар хэд хэдэн хэсэгт хуваацгаая. Суваг үүссэн даруйд (удирдагчийн толгой газарт хүрсэн) юуны түрүүнд хамгийн доод хэсэгт байсан электронууд доошоо үсэрдэг; Тиймээс сувгийн доод хэсэг эхлээд гэрэлтэж, дулаарч эхэлдэг. Дараа нь дараагийн (сувгийн дээд хэсэг) электронууд газар руу яаран; энэ хэсгийн гэрэлтэлт ба халаалт эхэлдэг. Тиймээс аажмаар - доороос дээш - газар руу чиглэсэн хөдөлгөөнд улам олон электронууд орно; Үүний үр дүнд сувгийн гэрэлтэх, халаалт нь доороос дээш чиглэлд тархдаг. Гол гүйдлийн импульс өнгөрсний дараа 10-аас 50 мс хүртэл завсарлага үүснэ. Энэ хугацаанд суваг бараг унтарч, температур нь ойролцоогоор буурч, сувгийн иончлолын зэрэг мэдэгдэхүйц буурдаг.

Хэрэв дараагийн аянга цохих хооронд ердийнхөөс илүү хугацаа өнгөрвөл иончлолын зэрэг нь ялангуяа сувгийн доод хэсэгт маш бага байх тул агаарыг дахин ионжуулахын тулд шинэ нисгэгч шаардлагатай болдог. Үүнийг тайлбарлаж байна бие даасан тохиолдолудирдагчдын доод төгсгөлд эхнийх биш, харин дараагийн гол аянга буухаас өмнө шат үүсэх.

Аянга - аварга цахилгаан оч ялгарахАгаар мандалд ихэвчлэн аадар борооны үеэр тохиолдож болох бөгөөд энэ нь тод гэрлийн гялбаа, аянга цахилгаанаар илэрдэг. Мөн Сугар, Бархасбадь, Санчир, Тэнгэрийн ван зэрэг гаригуудад аянга буусан байна. Аянгын цэнэгийн гүйдэл 10-100 мянган ампер, хүчдэл нь хэдэн арван саяас тэрбум вольт хүртэл хэлбэлздэг боловч аянга буусны дараа ердөө 47.3% нь үхдэг. хүн

Түүх:
Судалгаагаар аянгын цахилгаан шинж чанар илэрсэн Америкийн физикчБ.Фрэнклин, түүний санаан дээр үндэслэн аянгын үүлнээс цахилгаан гаргаж авах туршилт хийсэн. Франклины олж мэдсэн туршлага цахилгаан шинж чанараянга. 1750 онд тэрээр ашиглах туршилтыг дүрсэлсэн бүтээлээ хэвлүүлжээ цаасан шувууаянга цахилгаантай бороонд оров. Франклины туршлагыг Жозеф Пристлигийн бүтээлд дүрсэлсэн байдаг.

Аянганы физик шинж чанарууд:

Аянгын дундаж урт нь 2.5 км, зарим ялгадас нь агаар мандалд 20 км хүртэл үргэлжилдэг.

Аянга үүсэх:
Ихэнхдээ аянга нь cumulonimbus үүлэнд тохиолддог, дараа нь тэдгээрийг аянга цахилгаан гэж нэрлэдэг; Заримдаа аянга nimbostratus үүлэнд, түүнчлэн хэзээ үүсдэг галт уулын дэлбэрэлт, хар салхи, шороон шуурга.

Ихэвчлэн цахилгаангүй цэнэг гэж нэрлэгддэг шугаман аянга ажиглагддаг, учир нь тэдгээр нь цэнэглэгдсэн бөөмсийн хуримтлалаас эхэлдэг (мөн төгсдөг). Энэ нь электродын хоорондох аянга цахилгааныг ялгаж салгах тодорхойгүй зарим шинж чанарыг тодорхойлдог. Тиймээс аянга хэдэн зуун метрээс богино хугацаанд тохиолддоггүй; тэдгээр нь электрод хоорондын цэнэгийн үед талбайнуудаас хамаагүй сул цахилгаан талбарт үүсдэг; аянга цахилгаанаар дамждаг цэнэгийн цуглуулга нь хэдэн км-ийн эзэлхүүнтэй бие биенээсээ сайн тусгаарлагдсан тэрбум жижиг хэсгүүдээс секундын мянгад хуваагддаг. Аянга үүлэнд аянга үүсэх хамгийн их судлагдсан үйл явц бол аянга өөрөө үүлэн дотор өнгөрч, үүлний доторх аянга эсвэл газарт цохиулж болно - газрын аянга. Аянга үүсэхийн тулд үүлний харьцангуй бага (гэхдээ тодорхой эгзэгтэй хэмжээнээс багагүй) эзлэхүүнд цахилгаан цэнэгийг эхлүүлэхэд хангалттай хүч чадалтай (~ 1 МВ/м) цахилгаан орон (агаар мандлын цахилгааныг үзнэ үү) байх шаардлагатай. үүсэх ёстой бөгөөд үүлний нэлээд хэсэг нь эхэлсэн урсацыг хадгалахад хангалттай дундаж хүч чадалтай талбай байх болно (~ 0.1-0.2 МВ/м). Аянга дотор цахилгаан эрчим хүчүүл нь дулаан, гэрэл, дуу чимээ болж хувирдаг.

Газар дээрх аянга:
Газар дээрх аянгын хөгжлийн үйл явц нь хэд хэдэн үе шатаас бүрдэнэ. Эхний шатанд цахилгаан орон хүрч буй бүсэд чухал үнэ цэнэ, нөлөөллийн ионжуулалт эхэлдэг, эхэнд бий болсон үнэгүй төлбөр, үргэлж боломжтой бага хэмжээнөлөөнд байгаа агаарт цахилгаан оронгазар руу ихээхэн хурдтай болж, агаарыг бүрдүүлдэг молекулуудтай мөргөлдөж, ионжуулна.

Илүү ихийг орчин үеийн санаанууд, өндөр энергийн нөлөөн дор урсах агаар мандлын ионжилт явагддаг сансрын цацраг- 1012-1015 эВ-ийн энергитэй хэсгүүд нь ердийн нөхцөлд байгаа агаарын задралын хүчдэлийг дарааллаар нь багасгаж, өргөн уудам шүршүүр (EAS) үүсгэдэг.

Нэг таамаглалын дагуу бөөмс нь электрон задрал гэж нэрлэгддэг процессыг өдөөдөг (процессын "гох" нь сансрын туяа). Ийм байдлаар электрон нуранги үүсч, цахилгаан цэнэгийн утаснууд болох урсгалууд нь сайн дамжуулагч суваг болж хувирдаг бөгөөд тэдгээр нь нэгдэж, дулааны ионжсон гэрэлт суваг үүсгэдэг. өндөр дамжуулалт- шаталсан аянга удирдагч.

Удирдагчийн хөдөлгөөн рүү чиглэсэн дэлхийн гадаргуусекундэд ~ 50,000 км-ийн хурдтайгаар хэдэн арван метрийн алхмаар явагддаг бөгөөд үүний дараа түүний хөдөлгөөн хэдэн арван микросекунд зогсох бөгөөд гэрэлтэх нь ихээхэн сулардаг; Дараа нь дараагийн шатанд удирдагч дахин хэдэн арван метр урагшилна. Хурц туяа нь өнгөрсөн бүх алхмуудыг хамардаг; дараа нь гэрэлтэх нь зогсч, суларч байна. Удирдагч нь дэлхийн гадаргуу руу шилжих үед эдгээр процессууд давтагдана дундаж хурдсекундэд 200,000 метр.

Удирдагч газар руу шилжих үед түүний төгсгөл дэх талбайн эрч хүч нэмэгдэж, түүний үйл ажиллагааны дагуу дэлхийн гадаргуу дээр цухуйсан объектуудаас хариу дамжуулагч гарч, удирдагчтай холбогддог. Аянгын энэ онцлог нь аянгын саваа үүсгэхэд ашиглагддаг.

Эцсийн шатанд урвуу (доороос дээш) эсвэл үндсэн аянгын урсац нь удирдагчийн ионжуулсан сувгийн дагуу явагддаг бөгөөд энэ нь хэдэн арван ампераас хэдэн зуун мянган ампер хүртэлх гүйдлээр тодорхойлогддог бөгөөд гэрэлтүүлэг нь удирдагчийн тодоос илт давсан байдаг. болон өндөр хурдахиц дэвшил, эхэндээ секундэд ~ 100,000 километр хүрч, эцэст нь секундэд ~ 10,000 километр болж буурдаг. Үндсэн урсацын үед сувгийн температур 20000-30000 ° C-аас хэтрэх боломжтой. Аянга сувгийн урт нь 1-10 км, диаметр нь хэдэн см байж болно. Одоогийн импульс дамжсаны дараа сувгийн иончлол, түүний гэрэлтэлт сулардаг. IN эцсийн шатАянгын гүйдэл секундын зуу, бүр аравны нэг хүртэл үргэлжилж, хэдэн зуун, мянган амперт хүрдэг. Ийм аянга нь удаан үргэлжилсэн аянга гэж нэрлэгддэг бөгөөд ихэнхдээ гал түймэр үүсгэдэг. Гэхдээ газар цэнэглэгдээгүй тул үүлнээс газар руу (дээрээс доош) аянга буудаг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг.

Гол урсац нь үүлний зөвхөн хэсгийг л гадагшлуулдаг. Төлбөр дээр байрладаг өндөр өндөрлөгүүд, секундэд хэдэн мянган километрийн хурдтайгаар тасралтгүй хөдөлдөг шинэ (сум хэлбэртэй) удирдагчийг бий болгож чадна. Түүний гэрэлтэх гэрэл нь шаталсан удирдагчийн гэрэлтэй ойролцоо байна. Сум хэлбэртэй удирдагч дэлхийн гадаргуу дээр хүрэхэд хоёр дахь нь дагадаг гол цохилт, эхнийхтэй төстэй. Дүрмээр бол аянга хэд хэдэн удаа давтагддаг боловч тэдгээрийн тоо хэдэн арван хүрч болно. Олон удаагийн аянгын үргэлжлэх хугацаа 1 секундээс хэтрэх боломжтой. Олон тооны аянгын сувгийг салхиар нүүлгэн шилжүүлэх нь туузан аянга гэж нэрлэгддэг гэрэлтдэг туузыг үүсгэдэг.

Үүл доторх аянга:
Үүл доторх аянга нь ихэвчлэн зөвхөн удирдагчийн үе шатуудыг агуулдаг; Тэдний урт нь 1-ээс 150 км-ийн хооронд хэлбэлздэг. Үүлний доторх аянгын эзлэх хувь нь экватор руу шилжих тусам нэмэгдэж, сэрүүн өргөрөгт 0.5-аас экваторын бүсэд 0.9 болж өөрчлөгддөг. Аянга өнгөрөхөд агаар мандал гэж нэрлэгддэг цахилгаан, соронзон орон, радио ялгаруулалтын өөрчлөлтүүд дагалддаг.
Колкатагаас Мумбай руу нисэх.

Газар дээрх объектын аянгад цохиулах магадлал нь түүний өндөр нэмэгдэх тусам хөрсний цахилгаан дамжуулах чанар нь гадаргуу дээр эсвэл зарим гүнд нэмэгдэх тусам нэмэгддэг (аянгын савааны үйл ажиллагаа нь эдгээр хүчин зүйлүүд дээр суурилдаг). Хэрэв үүлэнд цэнэгийг хадгалахад хүрэлцэхүйц цахилгаан орон байгаа боловч түүнийг үүсгэхэд хангалтгүй бол урт металл кабель эсвэл онгоц аянга үүсгэгч үүрэг гүйцэтгэдэг - ялангуяа энэ нь маш их цахилгаанаар цэнэглэгдсэн бол. Ийм байдлаар аянга заримдаа нимбостратус болон хүчирхэг бөөгнөрөл үүлэнд "өдөөгддөг".

Аянга орж байна дээд уур амьсгал:
1989 онд нээсэн онцгой төрөлаянга - элфүүд, агаар мандлын дээд хэсэгт аянга. 1995 онд агаар мандлын дээд давхаргад өөр нэг төрлийн аянга олдсон - тийрэлтэт онгоц.

Элфүүд:
Элфүүд (Англи Элфүүд; Гэрлийн ялгарал ба МашЦахилгаан соронзон импульсийн эх үүсвэрээс үүсэх бага давтамжийн цочрол нь аянгын үүлний орой дээрээс шууд гарч ирдэг 400 км диаметртэй асар том боловч бага зэрэг гэрэлтдэг конусан бамбар юм. Элфүүдийн өндөр нь 100 км хүрч, анивчдаг хугацаа нь 5 мс (дунджаар 3 мс) хүрдэг.

Онгоц:
Тийрэлтэт онгоцууд нь хоолойн конус юм цэнхэр. Тийрэлтэт онгоцны өндөр нь 40-70 км хүрч чаддаг (ионосферийн доод хил нь элфүүдээс харьцангуй удаан амьдардаг).

Спрайтууд:
Спрайтуудыг ялгахад хэцүү боловч 55-130 км-ийн өндөрт бараг ямар ч аянга цахилгаантай бороонд гарч ирдэг ("энгийн" аянгын өндөр нь 16 км-ээс ихгүй). Энэ бол үүлнээс дээшээ бууж буй аянга юм. Энэ үзэгдлийг анх 1989 онд санамсаргүй байдлаар бүртгэж байжээ. Одоо тухай физик шинж чанармаш цөөхөн спрайт мэддэг)