В ИПФ РАН открыли новое физическое явление, связанное с появлением молний
Российские физики зарегистрировали новую форму электромагнитного излучения длинной искры. Этот субнаносекундный импульс возникает перед главной стадией высоковольтного разряда, подобного грозовому. Знание свойств таких импульсов важно для понимания природы грозовых явлений, а также для разработок в области молниезащиты: мощные короткоимпульсные излучения можно рассматривать как поражающие факторы молнии.
Лаборатория моделирования геофизических плазменных явлений ИПФ РАН под руководством кандидата физико-математических наук Михаила Гущина активно занимается изучением импульсных излучений электрических разрядов, в том числе – молниевых. Поскольку практически невозможно предсказать, когда и где произойдет разряд молнии, для проведения экспериментов физикам приходится создавать лабораторные модели этого явления.
Отдел геофизической электродинамики ИПФ РАН, в состав которого входит лаборатория, давно сотрудничает с ВНИЦ РФЯЦ-ВНИИТФ (г. Истра Московской области). Ранее в рамках гранта Российского научного фонда под руководством ведущего научного сотрудника ВНИЦ Владимира Сысоева исследователи работали с моделью грозовой ячейки, которая представляет собой генератор облака водяного пара, заряжаемого до электрического потенциала более одного мегавольта относительно земли.
Уже тогда они предположили существование нового вида микроволнового излучения длинной искры – короткого, мощного, одиночного импульса, возникающего перед главной стадией разряда. Ученые классифицировали его как сверхширокополосный электромагнитный импульс (СШП ЭМИ).
Подтвердить догадку помог новый эксперимент. На этот раз использовался мощный генератор Маркса, который позволяет работать при импульсном напряжении до шести мегавольт и способен формировать искровые разряды длиной до нескольких десятков метров. Ученые смоделировали удар молнии в заземленный объект, при этом длина искры составляла более четырех метров.
Для постановки эксперимента необходимо было решить проблему с оборудованием, способным зафиксировать сверхкороткий импульс и измерить его параметры. Обычно приборы, предназначенные для регистрации электромагнитных сигналов, связанных с грозовой активностью, имеют микросекундное временное разрешение. Для фиксации сверхкоротких импульсов исследователи подобрали отечественное широкополосное оборудование с нано- и пикосекундным временным разрешением, разработали специальную методику измерений.
В результате экспериментов исследователи установили, что СШП ЭМИ длительностью около 200 пикосекунд и временем нарастания фронта около 100 пикосекунд наблюдаются более чем в половине положительных разрядов, и заметно реже в отрицательных разрядах.
«В течение двух экспериментальных кампаний (октябрь 2022 и сентябрь 2023) мы изучили около 300 длинных искровых разрядов и достоверно установили наличие ранее неизвестного эффекта при развитии молний. Нам удалось зафиксировать волновую форму импульсного излучения, измерить ключевые параметры. Сигнал довольно необычен по своей форме; это практически “однополярный” импульс. Он мощный, одиночный и очень короткий. Генерацию такого субнаносекундного импульса можно рассматривать как новое физическое явление», — рассказал Михаил Гущин.
Открытие ученых ИПФ РАН и ВНИЦ РФЯЦ-ВНИИТФ интересно не только для фундаментальной науки о быстрых процессах в длинном искровом разряде. Обнаруженные импульсы можно считать еще одним поражающим фактором молнии, опасным, в первую очередь, для электроники. Это явление требует дальнейшего изучения для понимания конкретных механизмов генерации импульсов и оценки возможных последствий.
Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно