Runaway Breakdown

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 8 maj 2021; verifiering kräver 1 redigering .

Runaway haveri  är ett elektriskt haveri som i teorin ger upphov till blixtar . Detta fenomen övervägdes första gången 1992 av den ryske fysikern Alexander Gurevich .

Nedbrytningsmekanism

I luft har elektroner en medelfri väg på cirka 1 µm. Snabba elektroner (0,3÷1,0 MeV), som rör sig med en hastighet nära ljusets hastighet , har en medelfri väg 100 gånger längre. Med hänsyn till varaktigheten av dessa elektroners väg, kan det elektriska fältet accelerera dem till energier som är mycket högre än de initialt vilande elektronerna. Om dessa snabba elektroner kolliderar med luftmolekyler kommer ytterligare några relativistiska elektroner att frigöras, vilket skapar en lavin av multiplikation av "flyktiga" elektroner. Den resulterande elektronlavinen leder till en elektrisk nedbrytning av luft vid atmosfärstryck. Dessutom inträffar ett sådant genombrott vid en elektrisk fältstyrka som är mycket lägre än vad som krävs för ett konventionellt genombrott. Sålunda, vid ett tryck på 1 atm, är tröskelfältet för normalt genombrott 23 kV/cm, och för skenande genombrott är det 2,16 kV/cm.

Eftersom högenergielektroner har en mycket längre fri väg, kan även svaga fält orsaka lavinnedbrytning och starta ett sammanbrott på skenande elektroner, men bara om det finns en källa till snabba elektroner med en energi som överstiger den kritiska skenenergin E c  ≥ 0,1÷1 MeV. Kosmiska strålar kan fungera som en sådan källa . I den övre atmosfären joniserar de luftmolekyler och frigör relativistiska elektroner . Fluxtätheten för sekundära elektroner av kosmiska strålar med energi E  ≥ 1 MeV är cirka 1000 partiklar/(m² s). Dessa elektroner, som faller i området för ett åskväder , orsakar denna typ av sammanbrott.

Själva sammanbrottet är ännu inte blixt . Nedbrytningsområdet är ett ledande plasma i många tiotals meter, vilket kan vara början på blixten.

Experimentell verifiering

Uppkomsten av teorin om sammanbrott på skenande elektroner underlättades av experiment som utfördes på flygplan och ballonger . De noterade två ovanliga fenomen:

Nedbrytning av fria elektroner observerades inte under laboratorieförhållanden, eftersom för motsvarande uppkörning av elektroner behövs ett avstånd som avsevärt överstiger den karakteristiska längden av den exponentiella tillväxten av en lavin av skenande elektroner, som vid atmosfärstryck är cirka 50 meter , det vill säga det är nödvändigt att skapa en spänning på mer än 10 megavolt.

År 2002 började Laboratory for Optical Research av ISE SB RAS experiment för att studera en högspänningsgasurladdning från nanosekund initierad av skenande elektroner i täta gasformiga medier. Under experimenten genomförs kontinuerlig övervakning av omfattande luftduschar , radio- och gammastrålning registreras i ett brett frekvensområde. Under ett åskväder arbetar alla detektorer kontinuerligt i automatiskt läge för att inte missa en enda händelse.

Litteratur

Länkar