Чтобы выяснить каналы, по которым происходит образование структуры шаровой молнии, а также характерные параметры такой системы, необходимо получить числовые значения для скоростей ассоциации твердых частиц в кластер в реальном воздухе. Далее мы проведем такие расчеты для двух возможных каналов ассоциации. В первом из них фрактальный кластер растет в результате последовательного присоединения отдельных частиц. Во втором — частицы объединяются в кластеры и последующая ассоциация кластеров ведет к росту их размеров и уменьшению их числа в выделенном объеме. При этом для удобства рассмотрения будем считать, что твердые частицы имеют сферическую форму и один и тот же радиус г0 для всех частиц.[ ...]
Рассмотрим сначала случай, когда кластер растет при последовательном присоединении к нему отдельных частиц. Этот процесс происходит как за счет диффузионного движения частиц, так и за счет движения кластера под действием силы тяжести. Во втором случае скорость кластера мала по сравнению с тепловой скоростью частиц, так что в итого присоединение частиц происходит за счет их диффузии ) и фрактальная размерность кластера в обоих случаях одинакова. В расчетах мы используем округленное значение фрактальной размерности для этих случаев: 0 = 2,5.[ ...]
Проведем числ енные расчеты по этой формуле для атмосферного воздуха D = 2,5 при комнатной температуре для плотности материала пыли р = 2 г • см-3 и для содержания пыли в воздухе (отношение массы пыли, содержащейся в элементе объема, к массе воздуха в этом объеме) т = 1 г-г-1. При го = 0,1 мкм имеем £==11 с, и при г0 = 10 нм получаем t = 2,8 с. Зависимость времени роста кластера от размера частиц при этом имеет вид t г% в, а зависимость от содержания пыли в воздухе — обратно пропорциональная: t 1/т.[ ...]
Умножим это уравнение на п и проинтегрируем по с1п.[ ...]
Для атмосферного воздуха при комнатной температуре, плотности материала частиц р = 2 г ■ см-3 и содержания пыли в воздухе х=1 г • г-1 на основе формулы (4.29) имеем для го = 0,1 мкм £ = 4,7 с и для г0 = 10 нм => = 1,9 с, причем I г£’4 и ¡ Их.[ ...]
Анализируя полученные результаты, приходим к выводу, что с точки зрения времен ассоциации оба рассмотренных канала образования фрактального кластера вполне приемлемы. Тем не менее второй канал (ассоциация кластеров) является более естественным, когда кластер образуется из газа, содержащего твердые частицы. Первый канал реализуется в случае, когда структура, состоящая из волокон, разрастается при присоединении к себе твердых частиц.[ ...]
Вернуться к оглавлению