Initiation of a corona discharge from model hydrometeors in an external electric field

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The initiation of a positive corona discharge near a model hydrometeor in air is studied numerically. Hydrometeors in the form of an ellipsoid of revolution and a cylinder with two hemispheres at the ends are considered as models. Threshold characteristics (external electric field strength, particle charge) are obtained for hydrometers of various sizes and shapes at an atmospheric pressure of 0.4−1 atm. Analysis of the results of numerous calculation options shows that the threshold field strength at the top of the hydrometeor is determined by the curvature radius of the surface at this point and air pressure. A universal dependence of the reduced threshold field strength on the product of the curvature radius of the surface and air pressure is obtained. The simulation results indicate the possibility of initiating a corona discharge in a thundercloud from the top of a hydrometeor less than a centimeter long at a subthreshold reduced field strength of 10−15 kV (cm atm).

About the authors

I. M. Kutsyk

Russian Federal Nuclear Center – All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Author for correspondence.
Email: kimsar@list.ru
Russian Federation, Sarov, Nizhny Novgorod oblast

E. I. Bochkov

Russian Federal Nuclear Center – All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: e_i_bochkov@mail.ru
Russian Federation, Sarov, Nizhny Novgorod oblast

References

  1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Наука. М.: Физматлит, 1992.
  2. Мучник В.М. Физика грозы. Л.:Гидрометиздат, 1974.
  3. Синькевич А.Ф., Довгалюк Ю.А. //Изв. вузов.Радиофизика. 2013. Т. 56. № 11–12. С. 908.
  4. Иудин Д.И. // Изв. вузов. Радиофизика. 2021. Т. 64. № 11. С. 867
  5. Rison W., Krehbiel P. R., Stock M. G., Edens H.E., Shao X., Stanley M., Zhang Y. // Nat. Commun. 2016. V. 7. Art. No. 10721. doi: 10.1038/ncomms10721.
  6. Куцык И.М., Бочков Е.И.//Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66. № 4. С. 239.
  7. Sadighi S, Liu N. Dwayer J., Rassoul H.//Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2015. V. 120. P. 3660. doi: 10.1002/2014JD022724.
  8. Naidis G.V. // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2005. V. 38. P. 2211. doi: 10.1088/0022-3727/38/13/020.
  9. Liu N., Dwyer J., Rassoul H. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2012. V.8 0. P. 179. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2012.01.012.
  10. Peeters S. A., Mirpour S., Köhn C., Nijdam S //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2022. V. 127. https://doi. org/10.1029/2021JD035505 2022.
  11. Marshall T. C., Winn W. P. //Journal of Geophysical Research: Oceans. 1982. V. 87(C9). P. 7141. https://doi.org/10.1029/jc087ic09p07141.
  12. Babich L.P., Bochkov E.I., Kutsyk I.M., Neubert T. //JETP Letters. 2016. V. 103. № 7. P. 449. doi: 10.1134/S0021364016070031
  13. Dubinova A., Rutjes C., Ebert U., Buitink S., Scholten O., Trinh G.// Physical Review Letters. 2015. V. 115. https://doi.org/10.1103/physrevlett.115.015002.
  14. Богатов Н.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2015. Т. 56. № 11–12. С. 920.
  15. Mirpour S., Nijdam S. //Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 105009. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac95be.
  16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2003.
  17. Iudin D. I., Rakov V. A.,. Syssoev A.A., Bulatov A.A., Hayakawa M. //Climate and Atmospheric Science. 2019. V. 2. No. 1. https://doi.org/10.1038/s41612-019-0102-8.
  18. Popov N. A. //Plasma Physics Reports. 2010. V. 36. № 9. P. 812. doi: 10.1134/S1063780X10090084.
  19. Gallimberty I.//Journal De Physicque. 1979. V. 40. № 7. P. 7. doi: 10.1051/JPHYSCOL:19797440.
  20. Александров Н.Л., Пономарев А.А., Сысоев А.А., Иудин Д.И. // Физика плазмы. Т. 49. № 11. С. 1186. doi: 10.31857/S0367292123601054.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».