Грозовая молния: гравитационно-электрическое явление.

Считается, что механизм формирования линейной молнии между грозовым облаком и землёй – в общих чертах, тот же, что и механизм формирования длинной искры (см., например, [Л7]), а именно: лавинный пробой воздуха. Однако, прорастание молнии имеет принципиальные отличия от прорастания длинной искры. Во-первых, канал проводимости для удара молнии формируется в условиях, когда напряжённость электрического поля значительно меньше той, которая требуется для лавинного пробоя. Так, читаем: «Напряжения в десятки мегавольт, провоцирующие разряды молнии, в состоянии увеличить длину стримеров, в лучшем случае, до десятков метров, но не до километров, на которые обычно прорастает молния» [Б9]. Во-вторых, канал проводимости для удара молнии формируется не сразу на всю протяжённость между облаком и землёй, он формируется через последовательные наращивания – со значительными паузами между ними. Так, читаем: «Многочисленные гипотезы о механизме ступенчатого лидера столь несовершенны, неубедительны, а зачастую просто нелепы, что мы даже не станем их здесь обсуждать. Предложить свой механизм мы сегодня не готовы» [Б9]. Словом, в рамках традиционных подходов, остаётся загадкой даже то, каким образом молния возможна в принципе.

Между тем, наличие в околоземном пространстве частотных склонов (3.7), необходимых для действия планетарного тяготения (3.8), может вмешиваться в протекание электрических явлений, если их масштаб по вертикали – достаточно грандиозен. Перепад высот между избыточным зарядом в грозовом облаке и свободными заряженными частицами воздуха под этим облаком, парадоксальным образом, приводит к тому, что эти частицы испытывают знакопеременные силовые воздействия «к облаку – от облака». Это и облегчает формирование канала проводимости для удара молнии, поскольку тип электрического пробоя воздуха оказывается здесь не лавинным, а высокочастотным (ВЧ) – который требует значительно меньших пробивных напряжённостей.

Чтобы понять причину вышеупомянутых знакопеременных воздействий, следует сопоставить критерий идентификации одноимённости-разноимённости зарядов (5.1) и зависимость электронной частоты от гравитационного потенциала (3.7). Электронные частоты (5.1) у частиц, находящихся в одном и том же гравитационном потенциале, одинаковы, поэтому разноимённые заряды, находящиеся на одной высоте, всё время остаются разноимёнными, а одноимённые – одноимёнными. Но иная ситуация должна иметь место для двух частиц, разделенных перепадом высот D H. Относительная разность их электронных частот составляет

,                                                                      (5.7.1)

где g - локальное ускорение свободного падения, f_e - локальное значение электронной частоты. У этих двух частиц состояния синфазности и противофазности электронных пульсаций циклически повторяются, и период повторения составляет 1/D f_e. Значит, для программ, управляющих заряженными частицами, заряды двух наших частиц, друг относительно друга, попеременно должны оказываться то одноимёнными, то разноимёнными.

Такой подход, на первый взгляд, противоречит представлениям об абсолютности знака элементарного заряда, присущего конкретной частице. Но это противоречие – кажущееся. Электрон на любой высоте потому и ведёт себя как обладатель элементарного отрицательного заряда, что для каждого гравитационного потенциала программно заданы, помимо значения электронной частоты, ещё и два текущих фазовых коридора (5.1) пульсаций на этой частоте, задающие два знака электрического заряда – и у электрона фаза пульсаций всегда находится в коридоре, соответствующем отрицательному заряду. В этом смысле, отрицательный знак заряда электрона – абсолютен. Переключаемость же знаков зарядов имеет относительный характер, она проявляется у пар свободных заряженных частиц, достаточно разнесённых по высоте.

Логично допустить, что работа управляющих зарядами программ кардинально упрощена через исключение необходимости отрабатывать взаимные изменения знаков зарядов, разделённых малыми перепадами высот. Для этого, через программные манипуляции фаз квантовых пульсаций на электронных частотах, организованы смежные горизонтальные слои – с толщиной, ориентировочно, в 30 метров – в которых эти пульсации, несмотря на небольшой разброс частот, происходят квази-синфазно [Г9]. При этом, циклические смены одноимённости-разноимённости зарядов у свободных электронов происходят лишь для тех из них, которые находятся в разных слоях квази-синфазности – с частотой, равной разности электронных частот на высотах середин этих слоёв.

Отсюда следует, что избыточный объёмный заряд в атмосфере, находящийся в пределах одного слоя квази-синфазности, должен приводить к циклическим силовым воздействиям «вверх-вниз» на находящуюся под ним свободную заряженную частицу – на частоте D f_e (5.7.1). Если же область избыточного заряда охватывает несколько слоёв квази-синфазности, то заряды каждого слоя должны приводить к воздействиям на своей частоте – и спектр частот суммарного воздействия должен при этом быть, соответственно, шире. Тогда статические объёмные заряды в атмосфере – одним фактом своего присутствия – должны генерировать широкополосные шумы, особенно в радиоприёмной аппаратуре. Так, при нахождении верхней границы области избыточного заряда на 3 км выше радиоприёмника, верхняя частота у полосы шумов, которые могли бы генерироваться в приёмнике, должна составлять около 40 МГц. И, действительно, очень хорошо известно, что радиоприёму на средних и особенно на длинных волнах мешают, помимо т.н. свистящих атмосфериков, ещё и другие характерные помехи, которые акустически проявляются как шорох и треск. Эти помехи резко усиливаются при приближении местной грозы и ослабляются при её удалении, но ничуть не коррелируют с ударами местных молний. Причина этих помех до сих пор остаётся загадкой для науки – хотя такие же шорох и треск резко усиливаются в наушниках пилотов самолёта, влетевшего в «зону повышенной электризации атмосферы», где удары молний отсутствуют. Мы расцениваем существование этих помех как подтверждение нашей модели.

Не удивительно ли: по традиционным раскладам, мощное сосредоточение заряда в грозовом облаке должно вызывать электрический дрейф свободных заряженных частиц – особенно электронов – имеющихся в непробитом воздухе между облаком и землёй. Но в литературе по атмосферному электричеству мы не нашли упоминаний о дрейфе электронов под грозовым облаком – а ведь этот дрейф не мог остаться незамеченным. И никто из авторов не задался вопросом: а почему этого дрейфа нет? Наша модель легко объясняет этот парадокс тем, что мощное сосредоточение заряда в атмосфере приводит не к статическому силовому воздействию на находящиеся под ним свободные заряженные частицы, а к знакопеременному – причём, в широкой полосе частот, определяемой вертикальной протяжённостью сосредоточения заряда. При таком воздействии, в результирующем движении атмосферных электронов отсутствует компонента, соответствующая постоянному току – эти электроны испытывают лишь высокочастотную «болтанку».

Эта «болтанка» атмосферных электронов, конечно, способствовала бы формированию канала проводимости для удара молнии. Если кинетическая энергия свободных электронов в результате ВЧ-воздействия оказывается достаточной для ударной ионизации атомов воздуха, то происходит безэлектродный высокочастотный пробой [К10]. Хорошо известно, что ВЧ-пробой происходит при гораздо меньших напряжённостях, чем лавинный – при прочих равных условиях. Этим мы и объясняем загадку формирования канала проводимости для удара молнии при напряжённостях, далеко не достаточных для лавинного пробоя.

ВЧ-пробой начинается там, где, из-за ВЧ-воздействия, у электронов максимальна кинетическая энергия – как правило, ВЧ-пробой начинается из-под нижней части грозового облака. Но он не прорастает сразу на всю высоту между облаком и землёй – он прорастает всего на длину одной ступени у «ступенчатого лидера». Эти остановки прорастания происходят, по-видимому, на границах слоёв квази-синфазности (см.выше) – где эффективность ударной ионизации свободными электронами снижена [Г9]. Характерно, что после очередного наращивания канала проводимости на длину одной ступени лидера – на что уходит примерно 1 ms – следует пауза перед наращиванием следующей ступени; эти паузы длятся примерно по 50 ms. Есть указания на то, что во время этих пауз, когда лидер «отдыхает», происходит продвижение свободных электронов из облака по всему сформированному каналу проводимости, с заполнением нового наращенного участка до самого его конца, чтобы на этом конце концентрация избыточных электронов оказалась достаточна для пробоя пограничного слоя между соседними слоями квази-синфазности. Продвижение свободных электронов происходит не только по каналу, который достигнет земли, но и по всем ответвляющимся тупиковым каналам. Об этом свидетельствует (при замедленном воспроизведении) полная схожесть роста сразу многих каналов – когда ещё не ясно, какой из них достигнет земли. Наконец, когда канал проводимости между грозовым облаком и землёй оказывается полностью сформирован, по нему происходит главный токовый удар (или несколько токовых ударов).

Поразительным образом, феномен молнии между грозовым облаком и землёй находит разумное объяснение на стыке двух базовых моделей «цифрового» физического мира – говорящих об организации тяготения и о сущности электричества.

 

 

Ссылки к Разделу 5.

 

Б1. И.М.Бронштейн, Б.С.Фрайман. Вторичная электронная эмиссия. «Наука», М., 1969.

Б9. Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Физика молнии и молниезащиты. «Физматлит», М., 2001.

В1. С.В.Вонсовский. Магнетизм микрочастиц. «Наука», М., 1973.

Г1. А.А.Гришаев (старший), частное сообщение.

Г2. А.А.Гришаев. О так называемой дифракции медленных электронов. – http://newfiz.info/edifrac.htm

Г8. А.А.Гришаев. Мю-мезон: аварийный режим работы программ, формирующих электрон в физическом мире. – http://newfiz.info/muon.htm

Г9. А.А.Гришаев. Молния между грозовым облаком и землёй: гравитационно-электрическое явление. – http://newfiz.info/molnii.htm

Д1. C.Davisson, L.H.Germer. Phys.Rev., 30, 6 (1927) 705.

Д3. Дуков В.М. Электрон. «Просвещение», М., 1966.

З1. Г.К.Зырянов. Низковольтная электронография. Изд-во Ленинградского университета, Л., 1986.

К1. Р.Кристи, А.Питти. Строение вещества: введение в современную физику. «Наука», М., 1969.

К2. С.Г.Калашников. Диффракция медленных электронов как поверхностный эффект. ЖЭТФ, 11, 4 (1941) 385.

К3. С.Г.Калашников, И.А.Яковлев. Диффракция медленных электронов на монокристалле цинка. ЖЭТФ, 5, 10 (1935) 932.

К4. М.И.Каганов. Электроны, фононы, магноны. «Наука», М., 1979.

К10. Н.А.Капцов. Электрические явления в газах и вакууме. «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», М.-Л., 1947.

Л1. В.Е.Лашкарёв, Е.В.Беренгартен, Г.А.Кузьмин. Диффракция медленных электронов в монокристалльном графите. ЖЭТФ, 3, 6 (1933) 499.

Л7. Э.Д.Лозанский, О.Б.Фирсов. Теория искры. «Атомиздат», М., 1975.

М5. Джеймс Клерк Максвелл. Трактат об электричестве и магнетизме. «Наука», М., 1989. – Том 1, Часть 1, Глава 1, п.44, стр. 66.

Р1. А.Н.Рылов. Диффракция медленных электронов на монокристалле алюминия. ЖЭТФ, 9, 6 (1939) 670.

С1. Дж.Дж.Странатан. «Частицы» в современной физике. Гос. изд-во технико-теоретической литературы, М.-Л., 1949.

С2. Б.И.Спасский. История физики. Ч.1. «Высшая школа», М., 1977.

Ф1. Физический энциклопедический словарь. А.М.Прохоров, гл. ред. «Советская энциклопедия», М., 1983.

Ф2. Р.Фейнман. Нобелевская лекция. Стокгольм, 1965. В: Характер физических законов. «Мир», М., 1968.

Ш1. W.Gerlach, O.Stern. Über die Richtungsquantelung im Magnetfeld. Annalen der Physik, 74 (1924) 673–699.