Стример - это вид электрического разряда, при котором образуется столб ионизированной материи, растущий за счёт усиленного поля на его конце. Стримеры в воздухе являются важной стадией искрового разряда, в частности молнии, и образуют спрайты (разряды в мезосфере). Стримеры в больших разрядах (в спрайтах, в лабораторных экспериментах с метровым межэлектродными промежутком и мегавольтным напряжением, в молнии) создают большие разветвлённые структуры. За распространение стримеров отвечают микроскопические процессы: ионизация, прилипание, дрейф и диффузия электронов, фотоионизация, ионные процессы (отлипание, рекомбинация и т. д.). Их численное моделирование воспроизводит колоннообразную форму ионизационного фронта, но не позволяет идентифицировать физические и математические механизмы выбора радиуса, скорости стримера и ветвления. Стример можно описать конечным набором параметров, таких как скорость и радиус головки. Соотношения между этими параметрами известны, но не составляют полной системы уравнений: остаётся один свободный параметр (радиус), задающий стримерную «моду» (терминология выбрана по аналогии с малыми поперечными гармоническими возмущениями плоского ионизационного фронта). В качестве дополнительного требования, дающего однозначное решение, мы предлагаем выбор наиболее неустойчивой моды, обладающей максимальной скоростью. Таким образом, мы рассматриваем стример как нелинейную неустойчивость. Такой подход даёт результаты, согласующиеся с экспериментальными измерениями скорости, а также порогового электрического поля для распространения стримеров. Статья написана по материалам лекции, представленной на XIX Научной школе «Нелинейные волны».
Физика и математика электрических стримеров
Физика и математика электрических стримеров