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  • 王为民带电等离子体球状闪电形成和(恒星耀斑)形成模型和机制

    2017年06月04日 | 作者:

    (原标题:王为民带电等离子体球状闪电形成和(恒星耀斑)形成模型和机制)

    有人认为球状闪电是外星人的飞船,是UFO,是弦理论的弦间隙微震阶段,能量集中在一点时的产物,是等离子体,众说纷纭。为了建立真正的球状闪电科学理论而不是仅仅局限于对现象的描述,为此,本人将自己在《学习方法报》2009年1月31日第31期发表的《球状闪电的带电水(雨)球学说》观点进一步整理如下:

    在物理学中,有一个结论是带同种电荷的两个,“近吸远斥”。比如有一线的导体球,在距离它的球心距离为a(aR0)处,有一点电荷Q,那么,球外一点的电势为

    式中的第二项是吸引力,而当a R0时,第二项的数值将大于第一项。可见,即使Q和Q

    0带同种电荷,只要Q与球面的距离足够近,它就可以受到导体的吸引力。这是由于作用,虽然整个导体的总电荷是正电荷(或负电荷),但在靠近Q的球面部分可能出现负电荷(或正电荷)而产生相互吸引的作用。这是王为民带电球状闪电同种电荷近吸远斥形成机制。(参考郭硕鸿著《电动力学》第三版53到56页)

    即使Q和Q0带同种电荷,距离足够近,不仅可以产生吸引力,还可以在这个吸引力作用下,使带同种电荷的Q和Q0发生融合,增加与周围之间的电势差,为的形成创造条件。同时,有一部分能量为Q和Q0融合后的热能,使两个带电微粒温度上升,发生电离,质量密度减小,体积增大,浮力增加,为形成带电等离子体创造条件。由于温度上升,可以按照黑体辐射的维恩位移公式发出峰值波长颜色的光。

    上述过程可以持续不断地在无数带同种电荷的中连续发生,不断积累球状闪电的带电量,最终导致许多带电等离子体球状闪电的形成。

    这一过程可以发生在雷暴天气的云层中,也可以发生在火山爆发处的火山灰烬中,还可以发生在沙漠沙尘暴中,或者是发生在太阳(恒星)的对流区等离子体中,小的带同种电荷的雨滴或火山灰或沙尘暴或太阳(恒星)等离子体由于相互靠近产生异号电荷而相互吸引,融合在一起,形成更大的带更多同种电荷的雨滴或火山灰或沙尘暴或太阳(恒星)等离子体基础上的新的带电等离子体球状闪电,就这样,由带电微粒,由小到大,由少到多,逐渐积累同种电荷,最终形成带几千到百亿伏以上的带电水球球状闪电或火山灰球状闪电或沙尘暴球状闪电或太阳(恒星)等离子体球状闪电。由于球状闪电带电太多,使其处于击穿空气或其它介质的临界放电状态。

    带电球状闪电一边吸引同种带电微粒,又同时可能与附近异种带电微粒相互吸引,相互融合,进行局部放电而发光发热,使电能为光能和热能,使球状闪电温度上升,甚至高达几百到几千度高温。被加热的王为民球状闪电就如发热的黑体,呈现普朗克黑体辐射谱,按照黑体辐射的维恩位移定律

    决定什么大小的温度发出的什么样的颜色的光,所以,球状闪电常常带有不同的颜色。如果王为民带电球状闪电温度较低,颜色发红;温度较高颜色发绿;温度更高颜色变蓝;如此等等。 m为黑体辐射峰值波长,T绝对温度,b为2.8978 10-3m·K。

    由于带电球状闪电与附近异种电荷相互吸引相互放电或进一步融合,发光加热,球状闪电因为高温,电离程度进一步提高,离子和电子数密度增加,而整个带电等离子体的质量密度却进一步减小,以至比空气(或所在物质)密度还低,那就可以在空气或所在物质中漂浮。王为民带电等离子体浮力为

    如果王为民带电等离子体F浮大于其重力G,就在所在中上浮;如果F浮等于其重力G,就在所在中悬浮或漂浮;如果F浮小于其重力G,就在所在中下沉成为滚地雷。

    蜡烛燃烧形成的火焰就是等离子体,其形状受浮力和重力影响呈长条形。这主要还受制于提供热源的蜡烛太重不能随着火焰漂浮,所以,火苗被拉长了。但是,王为民带电等离子体球状闪电的周围一般比较均匀地分布着异种带电微粒进行放电加热,所以,这样形成的球状闪电不必固定在一个地点,所以可以在随着浮力漂浮过程保持圆球状。

    王为民带电等离子体球状闪电的带电粒子(离子或电子)分布在球状闪电的表面,而内部是电中性的。其直径大小超过德拜长度,才能形成等离子体的德拜屏蔽效应,也才能形成球状闪电。

    空气电离的专家汤逊把电极材料受离子撞击后产生的二次发射电子数叫做表面电离系数 ,或者叫汤逊第二系数 。击穿电压的表达式为

    注意看这个表达式,式中出现的p和r分别是空气压强和电极间的距离,T是绝对温度。而A和B是系数,与测量值有关。空气的击穿电压与温度、气压和电极间的距离都有关,也与电极材料也有关。

    巴申在1889年就从大量的试验中总结出著名的巴申定律。巴申认为值出现在两次对数运算中,因此空气的击穿电压对它不。同时,若气体温度不变,则空气的击穿电压变成这样的形式:

    注意:电极间的距离被更换为r。这里的pr已经合并到一起了。空气的击穿电压最小值对应的pr为:(pr)min=0.57cm·133Pa。说明,当pr大于或者小于这个值时,击穿电压都将随着气压的增大或者减小而增大。也因此,提高电极间隙的气压或者把间隙抽成高真空,都能提高空气的击穿电压两个分别带电q1和q2的球状闪电的电势差为

    将(5)和(7)联立起来,得到两个带电球状闪电放电形成的王为民第一条件方程为

    将(6)式和(7)式联合起来得到得到两个带电球状闪电放电形成的王为民第二条件方程为

    球状闪电与其它物体(包括地面)放电电势差(电压)形成情况比较复杂,涉及电荷分布情况,这里不讨论。

    带不同电荷的王为民球状闪电由于具有高达几万伏到10亿伏以上的高压,带不同电荷的球状闪电之间可以击穿空气放电,闪电的的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压很高,约为1万至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,相当于一座小型核电站的输出功率。巨大的电流沿着一条传导气道云间涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米,但最长可达数千米。王为民球状闪电也可以击穿空气和大地、建筑物、人畜、树木等进行放电,还可以直接接触放电。由于瞬时放电发光发热引起空气剧烈膨胀爆炸,于是形成电闪雷鸣现象,这就是王为民的形成机制,也是太阳上耀斑的形成机制。太阳耀斑的是太阳对流区等离子体基础上的新的带电等离子体放电现象。同时也是火山喷发的火山灰、沙尘暴的形成机制。

    王为民带电球状闪电同种电荷近吸远斥形成机制(A)使球状闪电带电电荷数量增加,而王为民带电等离子体异种电荷放电加热形成机制(B)使球状闪电带电电荷减少。

    如果带电球状闪电机制AB,则形成带电球状闪电,而且带电量越来越大;如果A=B,则球状闪电带电量不变;如果AB,将使球状闪电成为带电越来越少,或成为不带电的电中性球状闪电。

    具有Saha方程给出的电离平衡 (X ()X++e)时的电离度[ =n+/(n++n0)]才算等离子体,如果失去带电等离子体球状闪电特征,最后将漂浮上升而逐渐消失。

    (原标题:王为民带电等离子体球状闪电形成和(恒星耀斑)形成模型和机制)

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