Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences67482210.31857/S0207401X23100126PDKVOKХимическая физика атмосферных явленийUnknownSurface Tension of a Cloud of Charged Microparticles in a Gas-Discharge PlasmaПоверхностное натяжение облака из заряженных микрочастиц в газоразрядной плазмеPolyakovD. N.ПоляковД. Н.cryolab@ihed.ras.ruShumovaV. V.ШумоваВ. В.cryolab@ihed.ras.ruVasilyakL. M.ВасилякЛ. М.cryolab@ihed.ras.ruJoint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaОбъединенный институт высоких температур Российской академии наукSemenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaФедеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук011020234210919528022025Copyright ©; 2023, Д.Н. Поляков, В.В. Шумова, Л.М. ВасилякCopyright ©; 2023, Д.Н. Поляков, В.В. Шумова, Л.М. Василяк2023Д.Н. Поляков, В.В. Шумова, Л.М. ВасилякД.Н. Поляков, В.В. Шумова, Л.М. Василякhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/674822

A model for calculating the surface tension coefficient of a spherical cloud of charged microparticles in a plasma is proposed. The coefficients of the surface tension of Coulomb spheres obtained in a low-pressure glow discharge in neon at a temperature of 77 K for particles with a diameter of 4 μm and a temperature of 295 K for particles with a diameter of 2 μm are calculated. The potential energy of microparticles on the surface of a sphere is determined. In the calculations, a hydrodynamic model of a positive column with charged microparticles is used. The obtained values of the surface tension coefficient are compared with the data obtained by other authors for ball lightnings. A hypothesis is proposed for the formation of Coulomb spheres in the Earth’s atmosphere.

Предложена модель расчета коэффициентов поверхностного натяжения сферического облака из заряженных микрочастиц в плазме. Рассчитаны коэффициенты поверхностного натяжения кулоновских сфер, полученных в тлеющем разряде низкого давления в неоне при температурах 77 и 295 К для частиц диаметром 4 и 2 мкм соответственно. Определена потенциальная энергия микрочастиц на поверхности сферы. В проведенных расчетах применялась гидродинамическая модель положительного столба разряда с заряженными микрочастицами. Полученные значения коэффициента поверхностного натяжения кулоновских сфер по величине на несколько порядков меньше, чем у шаровых молний. Предложена гипотеза образования кулоновских сфер в атмосфере Земли.

complex plasmaCoulomb spherepotential energysurface tensionstandard atmospheregas dischargeball lightningкомплексная плазмакулоновская сферапотенциальная энергияповерхностное натяжениестандартная атмосферагазовый разрядшаровая молния.Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. Boca Raton: CRC Press, 2009.Арделян Н.В., Бычков В.Л., Голубков Г.В., Голубков М.Г., Космачевский К.В. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 7. С. 59.Голубков Г.В., Бычков В.Л., Арделян Н.В., Космачевский К.В., Голубков М.Г. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 7. С. 23.Голубков Г.В., Арделян Н.В., Бычков В.Л., Космачевский К.В. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 7. С. 65.Голубков Г.В., Дмитриев А.В., Суворова А.В., Голубков М.Г. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 10. С. 72.Голубков М.Г., Суворова А.В., Дмитриев А.В., Голубков Г.В. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 10. С. 69.Surkov V.V., Hayakawa M. // Surv. Geophys. 2020. V. 41. P. 1101.Williams E.R. // Atmos. Res. 2009. V. 91. P. 140.Мареев Е.А. // УФН. 2010. Т. 180. № 5 С. 527.Поляков Д.Н., Василяк Л.М., Шумова В.В. // Прикл. физика. 2018. № 4. С. 11.Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Phys. Lett. A. 2021. V. 389. P. 127082.Arp O., Block D., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 165004.Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 065017.Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. М.: Энергоатомиздат, 1985.Бычков В.Л. Естественные и искусственные шаровые молнии в атмосфере Земли. М.: МАКС Пресс, 2021.Голубков Г.В., Бычков В.Л., Готовцев В.О. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 4. С. 51.Синкевич О.А. // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35. № 4. С. 651.Cen J., Yuan P., Xue S. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. P. 035001.Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. P. 07LT01.Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 37.Балабанов В.В., Василяк Л.М., Ветчинин С.П. и др. // ЖЭТФ. 2001. Т. 119. Вып. 1. С. 99.Василяк Л.М., Ветчинин С.П., Зимнухов В.С., Поляков Д.Н., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2003. Т. 123. вып. 3. С. 493.Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 8. С. 71.Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 70.Polyakov D.N., Shumova V.V., Vasilyak L.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 074001.Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 23.Syrovatka R.A., Deputatova L.V., Filinov V.S. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. P. 012118.Mihalcea B.M., Filinov V.S., Syrovatka R.A., Vasilyak L.M. // Phys. Rep. 2023. V. 1016. P. 1.Василяк Л.М., Ветчинин С.П., Поляков Д.Н., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. Вып. 5. С. 1166.Sorokin D.A., Tarasenko V.F., Baksht E.K., Vinogradov N.P. // Eur. J. Environ. Earth Sci. 2022. V. 22. P. 42.Turner D.J. // Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. A.: 1994. V. 347. № 1682. P. 83.Синкевич О.А. // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35. № 6. С. 968.Смирнов Б.М. // УФН. 1992. Т. 162. № 8. С. 43.Shavlov A.V. // Phys. Lett. A. 2009. V. 373. P. 3959.Петрушов Н.А., Григорьев А.И., Ширяева С.О. // Электронная обработка материалов. 2016. Т. 52. №. 6. С. 49.