Том 30, номер 03, статья № 10

Аннотация:

Проведены исследования импульсно-периодического разряда в воздухе при условиях, соответствующих режиму формирования диффузных мини-струй (апокампов). Подтверждено, что из плазмы разрядного канала, находящегося под плавающим потенциалом, формируются апокампы голубого и красного цветов. Показано, что апокампы, имеющие при низких давлениях размеры единицы – десятки сантиметров, обладают свойствами, присущими гигантским плазменным струям (спрайтам, стартерам и голубым струям), наблюдаемым в атмосфере Земли на высотах 17–100 км. Приводятся морфологические, спектральные и электрофизические параметры апокампов в различных условиях. Установлено, что при положительной полярности канала разряда плазменную мини-струю сформировать проще. Продемонстрировано постепенное изменение цвета диффузных струй с уменьшением давления воздуха.

Ключевые слова:

переходные световые явления, спрайты, стартеры, голубые струи, экспериментальное моделирование, апокамп

Список литературы:

1. Скакун В.С., Панарин В.А., Печеницин Д.С., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Формирование апокампического разряда в условиях атмосферного давления // Изв. вузов. Физ. 2016. Т. 59, № 5. C. 92–95.
2. Соснин Э.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Печеницин Д.С., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Феномен апокампического разряда // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103, № 12. C. 857–860.
3. Shao T., Zhang C., Wang R., Zhou Y., Xie Q., Fang Z. Comparison of atmospheric-pressure He and Ar plasma jets driven by microsecond pulses // IEEE Trans. Plasma Sci. 2015. V. 43, N 3. P. 726–732.
4. Lacoste D.A., Bourdon A., Kuribara K., Urabe K., Stauss S., Terashima K. Pure air–plasma bullets propagating inside microcapillaries and in ambient air // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23, N 6. Р. 062006.
5. Sosnin E.A., Panarin V.A., Skakun V.S., Tarasenko V.F., Pechenitsin D.S., Kuznetsov V.S. Source of an atmospheric-pressure plasma jet formed in air or nitrogen under barrier discharge excitation // Tech. Phys. 2016. V. 61, N 5. P. 789–792.
6. Li X., Naidis G.V., Laroussi M., Reuter S., Graves D.B., Ostrikov K. Reactive species in non-equilibrium atmospheric-pressure plasmas: Generation, transport, and biological effects // Phys. Rep. 2016. V. 630, N 5. P. 1–84.
7. Соснин Э.А., Панарин В.А., Скакун В.С., Тарасенко В.Ф. Моделирование голубых струй и спрайтов с помощью апокампа, формируемого при пониженных давлениях воздуха // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. C. 855–858.
8. Pasko V.P. Blue jets and gigantic jets: Transient luminous events between thunderstorm tops and the lower ionosphere // Plasma Phys. Controled Fusion. 2008. V. 50, N 12. P. 4050.
9. Wescott E.M., Sentman D.D., Heavner M.J., Hampton D.L., Osborne D.L., Vaughan O.H.Jr. Blue starters: Brief upward discharges from an intense Arkansas thunderstorm // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23, N 16. P. 2153–2156.
10. Wescott E.M., Sentman D., Osborne D., Hampton D., Heavner M. Preliminary results from the Sprites94 aircraft campaign: II. Blue jets // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22, N 10. P. 1209–1212.
11. Pasko V.P., Yair Y., Kuo C.-L. Lightning related transient luminous events at high altitude in the Earth's atmosphere: Phenomenology, mechanisms and effects // Space Sci. Rev. 2012. V. 168, N 1–4. P. 475–516.
12. Singh D., Singh R.P., Kumar S., Dharmaraj T., Singh A.K., Singh A.K., Patil M.N., Singh S. Lightning and middle atmospheric discharges in the atmosphere // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2015. V. 134, N 10. P. 78–101.
13. Pasko V.P., George J.J. Three-dimensional modeling of blue jets and blue starters // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. Р. 1458.
14. Blanc E. Space observations of Transient Luminous Events and associated emissions in the upper atmosphere above thunderstorm areas // C. R. Geosci. 2010. V. 342, N 4–5. P. 312–322.
15. Гуревич А.В., Караштин А.Н., Рябов В.А., Чубенко А.П., Щепетов А.Л. Нелинейные явления в ионосферной плазме. Влияние космических лучей и пробоя на убегающих электронах на грозовые разряды // Успехи физ. наук. 2009. Т. 179, вып. 7. С. 779–790.
16. Pasko V.P., Qin J., Celestin S. Toward better understanding of sprite streamers: Initiation, morphology, and polarity asymmetry // Surv. Geophys. 2013. V. 34, N 6. P. 797–830.
17. Raizer Y.P., Milikh G.M., Shneider M.N. Streamer- and leader-like processes in the upper atmosphere: Models of red sprites and blue jets // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2010. V. 115. P. A00E42.
18. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. 320 c.
19. Rakov V.A., Uman M.A. Lightning: Physics and effects. UK. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 687 p.
20. March V., Montanyà J. Influence of the voltage-time derivative in X-ray emission from laboratory sparks // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N 10. Р. L19801.
21. Егоров А.И., Степанов С.И., Шабанов Г.Д. Демонстрация шаровой молнии в лаборатории // Успехи физ. наук. 2004. Т. 174, вып. 1. С. 107–109.
22. Robledo-Martinez A., Palacios G., Vera A., Sobral H.M. Modelling sprites and blue jets in the lab through the discharge of a dielectric // 31st ICPIG. Granada, 2013. PS2-001.
23. Генерация убегающих электронов и рентгеновского излучения в разрядах повышенного давления / Под ред. В.Ф. Тарасенко. Томск: STT, 2015. 568 с.
24. Wang D., Jikuya M., Yoshida S., Katsuki S., Akiyama H. Positive- and negative-pulsed streamer discharges generated by a 100-ns pulsed-power in atmospheric air // IEEE Trans. Plasma Sci. 2007. V. 35, N 4. P. 1098–1103.
25. Козырев А.В., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Шутько Ю.В. Генерация мягкого рентгеновского излучения и его роль в развитии пробоя воздушного промежутка при повышенных давлениях // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, вып. 22. С. 26–33.
26. Козырев А.В., Кожевников В.Ю., Костыря И.Д., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В. Излучение диффузного коронного разряда в воздухе атмосферного давления // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 11. С. 1009–1017; Kоzyrev А.V., Kоzhеvnikov V.Yu., Kоstyrya I.D., Rybkа D.V., Таrаsеnkо V.F., Schitz D.V. Radiation from a diffuse corona discharge in atmospheric pressure air // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 2. P. 176–184.
27. Тарасенко В.Ф., Белоплотов Д.В., Ломаев М.И. Динамика ионизированных процессов в азоте, воздухе и SF₆ высокого давления при субнаносекундном пробое, инициируемом убегающими электронами // Физ. плазмы. 2015. Т. 41, № 10. С. 902–917.
28. Dwyer J.R., Saleh Z., Rassoul H.K., Concha D., Rahman M., Cooray V., Jerauld J., Uman M.A., Rakov V.A. A study of X-ray emission from laboratory sparks in air at atmospheric pressure // J. Geophys. Res. D. 2008. V. 113, iss.  23. P. D23207.
29. Nguyen C.V., van Deursen A.P.J., Elbert U.M. Multiple X-ray bursts from long discharges in air // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41, N 23. Р. 234012.
30. Рыбка Д.В., Андроников И.В., Евтушенко Г.С., Козырев А.В., Кожевников В.Ю., Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф., Тригуб М.В., Шутько Ю.В. Коронный разряд в воздухе атмосферного давления при модулированном импульсе напряжения длительностью 10 мс // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 85–90; Rybkа D.V., Аndrоnikov I.V., Еvtushenkо G.S., Kоzyrеv А.V., Kоzhevnikоv V.Yu., Kоstyrya I.D., Таrаsеnkо V.F., Тrigub М.V., Shut’kо Yu.V. Corona discharge in atmospheric pressure air under a modulated voltage pulse of 10 ms // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 5. P. 449–454.