Ионизация атмосферы. Электрические поля и токи в атмосфере

Ионизация атмосферы. Электрические поля и токи в атмосфере. Изложенная в предыдущей главе теория молнии касается лишь самого механизма грозового разряда и оставляет в стороне вопрос о процессе накопления электрических зарядов в облаках. Электрическое поле в нижних слоях земной атмосферы и распределение здесь электрических зарядов во время грозы коренным образом отличаются от поля и распределения зарядов в обычных условиях. [c.589]

Для получения дополнительных электронов можно применить нагреваемый катод, который бы эмиттировал электроны в основном посредством термоэлектронной, а не вторичной эмиссии. В этом случае разряд, который иногда называется низковольтной дугой, обеспечивается электронным током даже в высоком вакууме. Однако в вакууме ток будет ограничиваться пространственным зарядом, поскольку в этом случае в непосредственной близости от катода образуется электронное облако, и весь ток эмиссии сможет попасть на анод лишь тогда, когда к электродам будет приложено очень высокое напряжение. В атмосфере газа низкого давления соударения электронов с атомами газа приводят к генерации ионов, если приложенное напряжение превышает потенциал ионизации газа. Как и в случае самостоятельного тлеющего разряда, медленные ионы будут накапливаться у катода, и здесь возникнет темное пространство. Это темное пространство существенно отличается от катодного темного пространства в самостоятельном тлеющем разряде. Оно состоит из электронной оболочки, непосредственно примыкающей к катоду, и ионной оболочки, граничащей с плазмой. Пространство это часто называют двойной оболочкой. Оно выполняет две функции. Менее важная — это нейтрализовать пространственный заряд электронов, и более важная — служить виртуальным анодом, очень близко расположенным к катоду, так что электрическое поле здесь становится сравнимым с полем в высоком вакууме при очень высоких напряжениях, приложенных ко всей трубке. [c.413]

Как мы уже отмечали, анализ методом Гаусса [уравнение (9)] показывает, что небольшая часть геомагнитного поля связана с источниками, расположенными вне Земли. Такими источниками являются электрические токи в ионосфере - области, простирающейся от высоты 80 км до внешней границы верхней атмосферы и состоящей из заряженных частиц, либо захваченных из солнечного ветра и космического излучения, либо созданных ионизацией атомов и молекул верхней атмосферы солнечной радиацией высокой энергии. Токи-это крупномасштабные потоки ионосферных частиц, создаваемые электрическими и механическими силами, интенсивность которых зависит от плотностей и средних скоростей потока этих частиц. Основными токами, представляющими здесь интерес, являются 1) атмосферное динамо-тот, текущие на высоте порядка 100 км и возникающие вследствие приливных движений ионосферы под действием солнечных и лунных гравитационных сил или солнечного нагрева ионосферы 2) кольцевой ток--поток захваченных геомагнитным полем протонов, направленный с востока на запад и сосредоточенный вокруг геомагнитного экватора на среднем геоцентрическом расстоянии порядка 3) токи на магнитопаузе. [c.126]

С аналитической точки зрения очень важным является вопрос о влиянии элементов, попадающих в плазму дуги из пробы и электродов, на температуру столба и электронную концентрацию. При атмосферном давлении концентрация паров материала электродов и пробы в дуговой плазме, как правило, не превышает 1 % и поэтому их присутствие практически не сказывается на теплопроводности дугового газа, определяющейся по-прежнему основными компонентами газовой атмосферы. Однако элементы пробы и электродов, обладающие низким потенциалом ионизации, поступая в разряд, увеличивают концентрацию заряженных частиц, а следовательно, и электропроводность плазмы. Это позволяет поддерживать разряд определенной плотности тока при меньшей напряженности поля в столбе дуги (с меньшей затратой электрической энергии), вследствие чего, согласно уравнению (54), снижается температура дуги. Например, экспериментально установлено [1034], что при введении в угольную дугу, горящую в атмосфере воздуха, небольших количеств алюминия, лития, калия величины Еэ и Т составляют соответственно 15,9 в см и 6000° К 12,7 в см и 5600° К 10,5 в см и 5100° К. [c.96]

Трудности осуществления цепной термоядерной реакции усугубляются еще тем, что при высокой температуре вещества необходимо преодолевать колоссальные механические силы, которые возникают при этом из-за повышения давления. Например, при нагревании дейтерия до 100 ООО давление достигает миллиона атмосфер. Поэтому в веществах относительно большой плотности термоядерные реакции в земных условиях носят взрывной характер, не поддающийся контролю. Тем не менее существуют возможные пути осуществления контролируемой термоядерной реакции. Одно из этих направлений—создание термоядерных реакций в газовом разряде, вызывающем сильную ионизацию вещества—переход его в состояние плазмы. В состоянии плазмы вещество может быть нагрето до очень высокой температуры, требуемой для осуществления термоядерной реакции. Высокая температура газового разряда достигается при кратковрейен-ном пропускании через него электрического тока очень большой силы. Возникающее при этом магнитное поле сжимает плазму в тонкий шнур с температурой в миллионы градусов. При таких температурах в плазме, например, дейтерия возможно осуществить термоядерную реакцию. [c.275]