Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Таранина И.В. "Гражданский процесс в схемах " (Юриспруденция)

Смоленский М.Б. "Адвокатская деятельность и адвокатура российской федерации" (Юриспруденция)
Реклама

Проблема шаровой молнии - Смирнов Б.М.

Смирнов Б.М. Проблема шаровой молнии — М.: Наука, 1988. — 208 c.
ISBN 5-02-013827-4
Скачать (прямая ссылка): problemasharovoymolnii1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 72 >> Следующая

ТУ. (T) to о0ч
/тепл - -а + 1} г 1п (1/гу
Здесь обозначения - те же, что и в формуле (6.26), I - длина пагретого цилиндра. В последующих расчетах для определенности мы будем полагать I = 50, т. е. In(Z//-) = 4.
Для световой отдачи получим формулу
г]=Л(Г)г3/2с1/2. (6.29)
Сравнивая формулы (6.27) и (6.29), а также выражения для теплового и светового потоков в сферическом и
цилиндрическом случаях, находим, что
А 0,39 . Ir
= 7Г7ЇЇ) In - ЯЙ 5.
V 0,Al г
Естественно, что в цилиндрическом случае обеспечивается более высокая световая отдача.
Для оценки размера светящейся области необходимо знать, на какие концентрации светящейся примеси можно реально рассчитывать. Для этой цели приведем значения распространенности основных элементов в поверхностном слое земной коры.
Элемент О Si Al Fe Na К Ca Mg Ti Ba Mn Sr
Содержание, 480 310 85 35 28 27 25 14 3,0 0,7 0,6 0,35
мг-г-1
Основываясь на этих данных, можно считать, что для натрия с ~ IO-2, и так как для средней шаровой молнии желтого цвета т) ~ IO-3, получаем, что в рассматриваемой области температур размер горячей зоны составляет доли миллиметра. Заметим, что размер горячей области превышает характерное расстояние между соседними ветвями кластера15).
На основе совокупности проведенных оценок составим модель активного вещества шаровой молнии. Это - кластер, включающий в себя твердые частицы как горючего, так и окислителя. Если считать, что удельный энергозапас в нем такой же, как в осветительном составе (6 кДж-г-1), получим, что энергетика средней шаровой молнии обеспечивается 3 г активного вещества. Средняя массовая плотность активного вещества в средней шаровой молнии (радиус 14 см) составляет порядка
3 • IO-4 г • см-', т. е. содержание активного вещества в воздухе (0,20,3) г-г-1.
Свечение кластера происходит следующим образом. В некоторый момент времени активное вещество вступает в химическую реакцию, которая затрагивает отдельные зоны кластера размерами порядка долей миллиметра и протекает достаточно быстро. Образуемые горячие струи, включающие в себя продукты реакции вместе Co светящимися примесями, обладают температурой в интервале 2000 н- 3000 К. Более высокие температуры не могут возникнуть в результате химических процессов, более низкие не обеспечат наблюдаемого свечения системы. Свечение нагретых струй определяет излучение шаровой молнии.
Рассмотрим характер распространения волны химической реакции и волны свечения в активном веществе шаровой молнии. Феноменологически эти процессы можно представить следующим образом. Химической реакции с большим удельным тепловыделением предшествует некоторый индукционный период. После возгорания в определенной точке волна горения распространяется по активному веществу вдоль соответствующих нитей. Одновременно реакция происходит во многих точках каркаса шаровой молнии. В силу высокой температуры продуктов реакции химический процесс сопровождается свечением, и поскольку одновременно оно происходит в разных частях шаровой молнии, это вызывает впечатление свечения всей ее массы. Дойдя до определенной точки каркаса, реакция может прекратиться и вместе с тем возникнуть в других его точках. Это создает нестациопарность свечения.
Выполним числовые оценки, моделируя активное вещество с нитевидной структурой. Пусть радиус нити г0, плотность вещества в нем р. После реакции продукты реакции расширяются, занимая цилиндрическую область радиуса R0, плотность продуктов реакции р". Поскольку давление продуктов реакции уравновешивает давление воздуха, имеем


Считая, что плотность продуктов реакции порядка плотности воздуха при температуре (2000 -ь 3000) К, имеем RJr0 ~ 100.
Волна горения, возникающая при реакции активного вещества, распространяется в основном в газовой фазе за счет расширения продуктов реакции, но скорость распространения волны горения лимитируется скоростью сгорания твердого вещества. Пусть V0 - скорость распространения волны горения по твердому веществу. Тогда скорость распространения волны реакции вдоль нити составляет


Моделируя активное вещество шаровой молнии рассматриваем осветительным составом, воспользуемся тем, что скорость распространения волны горения составляет порядка 1 CM • с-1 [81]. Скорость распространения волны химической реакции и волны свечения в рассматриваемом случае составит v ~ 100 см - с-1.
В результате распространения волны химической реакции вдоль нити активного вещества возникает нагретый газовый цилипдр (он может содержать внутри и твердые частицы). Этот цилиндр16) светится за счет высокой температуры и остывает под действием теплопроводности газа. Характерная длина цилиндра
I ~ VX,
где т - время остывания:
здесь /-тепловой поток, определяемый формулой (6.28).
Используя параметры осветительного состава (удельный энергозапас Q = 6 кДж • г-1, плотность активного вещества р = 2 г • см-3), при г" = 1 мкм и T - 3000 К имеем т ~ 10_3 с, при этом т ~ Гц. Для этих параметров R0 ~ ~ 0,01 см, I ~ 0,1 см.
Определим при данных условиях число одновременно светящихся областей у средней шаровой молнии. Полная мощность тепловыделения в ней порядка 2 кВт, тогда і:ак сгорание отдельной нити приводит к мощности тепловыделения р ~ Qpnr20V ~ 0,04 Вт. Отношение этих величин дает среднее число светящихся областей: п ~ ~ 5 • IO4. При этом каждый светящийся цилиндр имеет площадь поверхности s = 2пг01 ~ 6 • IO-3 см2, т. е. полная площадь свечения S ~ 300 см2, что примерно на порядок меньше площади поверхности средней шаровой молнии:
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 72 >> Следующая