研究人员模拟火花的枝状行为

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一项新的研究表明,科学家们已经确定,与预期相反,电火花的先导体可以分裂。 这些发表在4月29日出版的《物理评论快报》上的研究结果,可能有助于解释最近观测到的高度达到 70 公里的闪电现象。

当电子在电场中移动时,它们会从周围的气体分子中释放出电子,并产生电离气体,而电离气体反过来又会产生自身的电场。 之前的研究表明,这种情况会产生管状通道且直径固定的流注(可见火花的先兆)。 但是,当阿姆斯特丹数学和计算机科学中心的曼努埃尔·阿雷斯及其同事模拟流注在 50,000 伏特(是先前研究中使用的电场强度的两倍)的氮气中移动时,他们观察到自发分裂现象。 研究人员发现,随着流注的增长,它们的前沿边缘会扩张和衰减。 一旦流注变薄,其前沿的凸起就会导致电场集中在它们周围,这反过来又提高了电离速度,并导致凸起比前沿的其余部分增长得更快。 随后发生分支。

这种机制反映了珊瑚礁中可能发生的过程:如果生物体的某一部分先于其他部分移动,它将获得更多的食物并生长得更快。 并且由于最近观测到的地球上方数十公里处的蓝色喷流似乎以与靠近地面的火花非常相似的方式分支,因此这项新工作可能有助于阐明那些难以捉摸的闪光背后的力量。

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