ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 200S, том 27, № 2, с. S7-96
= ХРОНИКА
УДК 525.23:533.9:533.98(047.1)
ВТОРОЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО НЕОБЫЧНЫМ ВИДАМ ПЛАЗМЫ (ISUP-06) И ДЕВЯТЫЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО ПРОБЛЕМЕ ШАРОВОЙ МОЛНИИ (ISBL-06)*
© 2008 г. А. И. Никитин, В. Л. Бычков*
Институт энергетических проблем химической физики РАН, Москва, Россия
E-mail: anikitin@chph.ras.ru * Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова E-mail: bychvl@orc.ru Поступила в редакцию 14.05.2007
Первый Международный симпозиум по необычным видам плазмы (ISUP-97) был проведен в 1997 году в городе Ниигата (Niigata) в Японии. По времени он следовал сразу за седьмым Международным симпозиумом по проблеме шаровой молнии (ISBL-97), который проходил в соседнем городе Тсугава (Tsugawa). Под необычными видами плазмы подразумеваются состояния ионизированного газа, заметно отличающиеся от традиционной электронейтральной плазмы. Среди них можно назвать пылевую плазму, заряженную плазму, плазменные и токовые листы, двойные слои, а также плазму линейной молнии. Это является актуальным и для исследователей шаровой молнии, что и послужило причиной объединения в пространстве и времени двух указанных симпозиумов в Эйндховене в 2006 г. В работе симпозиумов приняли участие около 40 ученых из 12 стран, на ISUP-06 было представлено 25 докладов, а на симпозиум ISBL-06 - 31 доклад. Доля докладов, зачитанных российскими учеными, составила около 40%. Настоящий обзор написан на основе личных впечатлений авторов и текста трудов обоих симпозиумов [1, 2].
Симпозиум ISUP-06 начался утром 14 августа 2006 года с доклада Нодара Цинцадзе (Nodar Tsint-sadze) из Грузии "Особенности взаимодействия электромагнитных волн с пылевой плазмой" (соавторы -Z. Ehsan, H. Shah, G. Murtaza), в котором он представил результаты теоретического исследования распространения электромагнитных волн в пылевой плазме. Автор показал, что в отличие от обычной электронно-ионной плазмы в этом случае пондеромоторная сила может действовать на пылинки как отрицательное давление. При определенных условиях возможна локализация пылинок. Собирание пылинок в ограниченной области пространства происходит только при малой длительности электромагнитного импульса.
Дирк Каллебо (Dirk Callebaut) из Бельгии в соавторстве с Цинцадзе сделал доклад "МАД: Магнетоаку-стодинамика", в котором он расширил теорию Цинцадзе, разработанную для слабоионизованной сильно-столкновительной плазмы на замагниченную плазму. Он нашел, что в этом случае скорости всех частиц, в том числе и электронейтральных, оказываются близкими, а магнитное поле может быть описано теми же способами, как и в обычной магнитогидродинамике.
Анатолий Никитин (Anatoly Nikitin) из России представил доклад "Вещество шаровой молнии как некий вид необычной плазмы". В докладе рассмотрена возможность самоорганизации неравновесной плазмы и появления в ней долгоживущих упорядоченных обра-
* Эйндховенский технологический университет (TU/E), Нидерланды, 14-18 августа 2006 года.
зований. В качестве примера такой упорядоченной структуры рассмотрена система из разделенных в пространстве электронов и протонов, движущихся по замкнутым орбитам. Система имеет некомпенсированный положительный электрический заряд и заключена в оболочку из диэлектрика. В неоднородном электрическом поле оболочка стремится сжаться, ограничивая расширение протонных и электронных орбит.
В докладе Джоффри Каригулы (Geoffrey Karigula) из Танзании (в соавторстве с Каллебо) "Включение нестабильности при накоплении малых осцилляций" автор с помощью нелинейного анализа методом Фурье-Каллебо показал, что амплитуды слабых возмущений первого порядка могут в течение небольшого интервала времени сложиться и вызвать макроскопический отклик системы. В качестве примера им рассмотрено поведение протуберанцев на Солнце, которые остаются спокойными в течение нескольких недель, а потом неожиданно взрываются.
Владимир Бычков (Vladimir Bychkov) из России в докладе "Импульсные разряды над поверхностью органических жидкостей" (соавторы - Андрей Александров, Андрей Бычков, Владимир Черников, Алексей Ершов, Владимир Сергиенко и Валерий Шибков) рассказал об экспериментах по взаимодействию с различными материалами плазменных струй и разрядов, создаваемых с помощью генераторов плазмы различных типов: плазмодинамического плазмотрона, капиллярного генератора и генератора плазмы открытого типа. В качестве источника пара, с которым взаимодействовала плазма, были использованы вода, спирт и подогреваемые парафин, воск, канифоль, а также их смеси.
При использовании плазмодинамического генератора было обнаружено, что нанесение на алюминиевую фольгу слоя воска, толщина которого превышает 0.7 мм, защищает ее от прожигания плазмой. С помощью капиллярного плазмогенератора был осуществлен поджиг паров всех исследованных материалов.
Николай Ерохин (Nikolay Erokhin) из России в соавторстве с Г. Еахом (G. Gakh) представил доклад "Свойства распространения электромагнитных волн и их поглощение в неоднородной хиральной плазме". Хираль-ными объектами автор называет пылевые частицы -электрические и магнитные диполи, размер которых мал по сравнению с длиной электромагнитной волны. В хиральной плазме поперечные ТЕ- и TM-волны оказываются связанными, поэтому нормальные колебания проявляются в виде гибридных мод - суперпозиции S- и Р-поляризаций. Быстрая гибридная мода всегда отражается от области, где диэлектрическая проницаемость положительна, е > 0. Однако медленная гибридная мода может распространяться и в сверхплотной плазме, где е < 0.
В своем докладе "О свойствах поверхности шаровой молнии, если она представляет собой униполярно заряженный объект с горячей поверхностью", Владимир Бычков описал модель шаровой молнии с горячей оболочкой, образованной из расплавленного материала. Он считает, что вблизи ее поверхности существует тонкий пограничный слой, в котором температура изменяется от температуры поверхности шаровой молнии до температуры окружающего газа, а давление - больше, чем снаружи. Этот слой играет роль изолятора теплового потока. Он предохраняет поверхность шаровой молнии от непосредственного контакта с окружающими предметами. Такой слой мешает наблюдателям судить о температуре шаровой молнии. Наличие давления и движения ионов в пограничном слое может привести к отделению частиц шаровой молнии от поверхности и вызвать появление на ней гидродинамических неустой-чивостей в виде капель или нитей.
Питер Хэндел (Peter Handel) из США (соавтор - Гленн Карлсон (Glenn Carlson)) рассказал о "Наблюдении ма-зерного излучения в плазме атмосфер планет". Он сообщил, что спустя два дня после столкновения с поверхностью Юпитера кометы Шумейкера-Леви 19 июля 2004 года с помощью многоканального спектрометра (128000 каналов), присоединенного к 32-метровому зеркалу радиотелескопа, было обнаружено излучение на линии перехода молекулы воды 61g-523 с длиной волны 1.35 см. Ширина линии излучения была равна 40 кГц, а яркостная температура - 20000 К. Этот сигнал не может быть результатом теплового излучения и легко объясняется мазерным эффектом. По мнению автора доклада, это указывает на то, что мазер на молекулах воды может работать в условиях больших частот столкновений молекул, что согласуется с его ма-зеро-кавитонной теорией шаровой молнии.
Герт Дайкхаус (Geert Dijkhuis) из Нидерландов в докладе "Когерентное вращение и примеры миграции заряженных вихревых трубок в режиме нетепловой плазмы" рассказал о необычных свойствах динамики вихревых колец. Оказывается, что в противоречии со вторым законом Ньютона приложенная сила не ускоряет, а тормозит движущееся вихревое кольцо. Вместе с этим кольцо увеличивает свой радиус и скорость циркуляции. При соосном движении двух вихревых колец
ведомое кольцо испытывает силу, ускоряющую его движение и уменьшающую его размеры, а ведущее кольцо увеличивает свои размеры и замедляется. В результате ведомое кольцо проходит внутри ведущего, и процесс периодически повторяется, напоминая "скачки лягушки". В силу этого система двух колец является самоподдерживающейся и обладает положительной энергией. Напротив, инерциальная масса вихревых колец отрицательна. Поэтому чем сильнее электрическое поле и чем больше заряд кольца, тем медленнее происходит его движение. В модели плазмы шаровой молнии Дайкхауса вихревые кольца образованы из бо-зонизированных электронов. Эти кольца собираются в вихревые трубки, которые рассматриваются как цилиндры, составляющие периодическую решетку. Возможна такая конфигурация решетки, когда вращение всех цилиндров происходит без проскальзывания в местах касаний.
Д. Димитриу (D. Dimitriu) из Румынии (соавторы -M. Aflori, C. Ionita, R. Schrittweiser) представил доклад "Сценарий Фейгенбаума перехода к хаосу, связанный с динамикой сложного двойного слоя". Объектом исследования были многократные двойные слои - сложные нелинейные структуры в плазме, состоящие из двух или более концентрических двойных слоев, присоединенных к аноду. Найдено, что осевой профиль потенциала плазмы имеет форму ступеней, причем величины скачков потенциала близки к потенциалу ионизации атомов. При больших потенциалах структура двойных слоев становится динамичной, а параметры плазмы сильно осциллируют. При этом структура многочисленных двойных слоев переходит в хаотическое состояние через каскад бифуркаций удвоения периода. Приведены результаты опытов с плазменным диодом. Плазма создавалась разрядом в аргоне между катодом -горячей проволокой и анодом - трубкой из нержавеющей стали. Плазма вытягивалась танталовым диском. При давлении аргона 5 ■ 10-3 мбар плотность плазмы составляла 108-109 см-3. Стабильность двойного слоя обеспечивалась балансом скорости производства электронов и ионов и их потерь из-за рекомбинации и диффузии. При больших токах баланс нарушался, электроны уходили на электрод, а ионы возбуждали ион-но-акустические колебания.
В своем втором докладе "К общей физической модели появления и динамики концентрических и неконцентрических многократных двойных слоев в плазмах" Димитриу (соавторы - L. Ivan,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.