Dielectric functions of thermal electrons polarization of dry atmosphere (up to the heights plane of 12 km)

T.A. Belyi; Yu. Zelenin

doi:10.24028/gzh.0203-3100.v36i5.2014.111571

Authors

T.A. Belyi S.I. Subbotin Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Yu. Zelenin International Fund "Chronograph", Odessa, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v36i5.2014.111571

Abstract

Spatial dispersion of complex dielectric permeability e = e + ih of a subsystem of thermal electrons and ions of standard dry atmosphere in approximation of average self-consistent electric field based on the right part of sh-Poisson equation is investigated. Verification of constants has been conducted by two different experimental sets of data: a) synchronous ground observations of positive and negative ions; b) vertical profiles of plane sounding of electric field of atmosphere. It has been shown that the values of constants e, obtained according to a) and b) data are within the limits of isotopic ratio for solvated electron e ~ e_р ~ 2 × 10⁵ CGSE. Ionic planes are unambiguously bound to the heights of clouds formation. In them e corresponds to dynamic phase transition in the system of coulomb particles. Formulae for valuation of fluctuation dielectric constants in one-mode approximation through the function of generalized productlog logarithm have been presented. Variation of energy functional has been conducted by dielectric constant as a dynamic variable. A series of multiplicative corrections to bolzman probability factor have been obtained. It has been demonstrated that on potential level induction part of virtual charge of displacement currents is present.

References

Адушкин В. В., Соловьев С. П. Генерация электрического и магнитного поля при воздушных, наземных и подземных взрывах. Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40. № 6. С. 42—51.

Белый Т. А., Зеленин Ю.А. Об ионной и электростатической природе активации линейных облачных аномалий над сейсмически активными зонами. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 3. С. 145— 154.

Белый Т.А., Зеленин Ю.А. Аналитическое исследование природы соответствия электростатической и облачной стратификации атмосферы. Геофиз. журн. 2013. Т. 35. № 4. С. 140—153.

Востриков А. А., Дубов Д.Ю. Абсолютные сечения прилипания электрона к молекулярным кластерам I. Образование (H2O)N, (N2O)N, (N2 )N. Журн. техн. физики. 2006 а. Т. 76. № 5. С. 8—15.

Востриков А.А., Дубов Д.Ю. Абсолютные сечения прилипания электрона к молекулярным кластерам II. Образование (H2O)N, (N2O)N, (N2 )N . Журн. техн. физики. 2006 б. Т. 76. № 12. С. 2—15.

Вул Б.М. Вещества с высокой и сверхвысокой диэлектрической проницаемостью. Успехи физ. наук. 1946. Т. 46. Вып. 3. С. 541—552.

Голубков Г. В., Голубков М. Г., Карпов И. В. Микроволновое излучение атмосферы, индуцированное импульсным гамма-источником. Хим. физика. 2011. Т. 30. № 5. С. 61—74.

Григорьев В. П., Коваль Т. В., Козловский А. В. Влияние магнитного поля анодного тока на движение электронов в триоде с виртуальным катодом. Журн. техн. физики. 2006. Т. 76. № 9. С. 55— 58.

Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. Москва: Мир, 1984. 478 с.

Демехин Ф.В., Омельяненко Д. В., Сухоруков В. Л., Демехина Л. А., Вернер Л., Килих В., Эресман Э., Шморанцер Х., Шартнер К.-Х. Интерференционные эффекты в процессах резонансного возбуждения 1s → p* молекулы NO. Журн. структур. химии. 2008. Т. 49. Приложение s67—s76.

Дубов Д.Ю., Востриков А. А. Дипольный захват медленного электрона. Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86. № 7. С. 520—524.

Заславский Г.М. Стохастичность динамических систем. Москва: Наука, 1984. 272 с.

Зеленер Б. Б., Зеленер Б. В., Маныкин Э.А., Хихлуха Д. Р. Взаимодействие ридберговских атомов с медленными электронами. Физ. образование в вузах. 2010. Т. 16. № 2. С. 116—121.

Имянитов М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы. Москва: Гостехиздат, 1957. 483 с.

Имянитов И.М., Чубарина Е.В. Годовой ход электрического потенциала атмосферы на высоте 6000 м и заряда столба воздуха в слое 0—6000 м. Труды ГГО. 1964. Вып. 157. С. 9—21.

Киттель Ч. Статистическая термодинамика. Москва: Наука, 1977. 336 с.

Ключарев А.М., Мишаков В. Г., Тимофеев Н.А. Введение в физику низкотемпературной плазмы. С.-Петербург: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2008. 222 с.

Красногорская Н.В. Электричество нижних слоев атмосферы и методы его измерения. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1972. 323 с.

Кузнецов С. П. Нелинейная динамика лампы обратной волны. Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14. № 4. С. 3—35.

Коняев К. В. Спектральный анализ случайных процессов и полей. Москва: Наука, 1973. 168с.

Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Москва: Наука, 1982. 624 с.

Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. Москва: Наука, 1979. 528 с.

Лихачев К. К., Ульрих Б. Т. Система с джозефсоновскими контактами: основы теории. Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1978. 446 с.

Лундин Б. В. Нелинейные взаимодействия ленгмюровский волн в слабонеоднородной плазме. Прикладная механика и техническая физика. 1972. № 6. С. 7—13.

Майоров С. А., Ткаченко А. П., Яковленко С. И. Метастабильная переохлажденная плазма. Успехи физ. наук. 1994. Т. 164. № 3. С. 297—307.

Материалы измерений элементов атмосферного электричества за 1957—1959 гг. Под ред. И.М. Имянитова. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1963 а. 339 с.

Материалы наблюдений напряженности электрического поля атмосферы на различных высотах по данным самолетного зондирования в период международного геофизического года и международного геофизического сотрудничества 1958—1959 гг. Под ред. И.М. Имянитова. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1963 б. 228 с.

Материалы наблюдений напряженности электрического поля атмосферы на различных высотах по данным зондирования 1971—1972 (Япония). Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. 52 с.

Павлов П. П. Изменения ионизации воздуха в Симеизе и Кацивели летом 1934 и 1935 гг. Журн. геофизики. 1937. Т. 7. Вып. 2-3. С. 213—223.

Парамонов Н.А. Некоторые результаты наблюдений за градиентом электрического потенциала в атмосфере над территорией Советского Союза. Труды ГГО. 1956. Вып. 58(120). С. 81—99.

Рабинович М.И. Фабрикант А. Л. Стохастическая автомодуляция волн в неравновесных средах. Журн. эксперимент. и теорет. физики. 1979. Т. 77. № 2. С. 617—629.

Рабинович М.И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. Москва: Наука, 1984. 431 с.

Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. Случайные процессы. Москва: Наука, 1976. 496 с.

Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. Москва: Наука, 1978. 464с.

Смирнов Б.М. Возбужденные атомы. Москва: Энергоиздат, 1982. 232 с.

Соколов А.В. Оптические свойства металлов. Москва: Физматгиз, 1961. 464 с.

Справочник химика. Т. 1. Под ред. Б. П. Никольского. Москва; Ленинград: Госхимиздат, 1966. 1073 с.

Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. И. К. Кикоина. Москва: Атомиздат, 1976. 1008 с.

Ткачев А. П., Яковленко С. И. Стохастическое взаимодействие и релаксация классической кулоновской плазмы. Письма в ЖЭТФ. 1997. Т. 23. № 17. С. 68—76.

Трофимова Т. И. Курс физики. Москва: Высш. школа, 2006. 560 с.

Физическая энциклопедия. Под ред. А. М. Прохорова. Москва: Сов. энциклопедия, 1988. Т. 1. 704 с.

Фрелих Г. Теория диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Москва: Изд-во иностр. лит., 1960. 251 с.

Церфас К. Э. Электрические характеристики атмосферы в вертикальном разрезе в Ташкенте по наблюдениям в период МГГ. Материалы конф. по итогам МГГ (1960) и метеорологического изучения Антарктиды (1959). Москва: Гидрометеоиздат, 1961. С. 260—274.

Daniel C., Pierre P., 2010. Dipole blockade in a cold Rydberg atomic sample. Author manuscript. 63 p. doi:10.1364/J0SAB.27.00A208.

Evans W.F.J., Hunten D.M., Llewellyn E.J., Vallance J.A., 1968. Altitude profile of the infrared system of oxygen in the day glow. J. Geophys. Res. 73(9), 2885—2896.

Handbook of geophysics and the space environment, 1985. Ed. A. S. Jursa. Hanscom: Air Force Geophysics Laboratory, 1042 p.

Haslett J.C., Megill F.C., Schiff H.I., 1969. Rocket measurements of O2 (1Дg)1. Can. J. Phys. 47, 2351— 2354.

Hikosaka Y., Kaneyasu T., Shigemasa E., 2008. Formation of metastable fragments around the Cl 2p ionization thresholds of HCl. J. Korean Phys. Soc. 53(6), 3798—3801.

Holzworth R.H., Bering E.A., Kokorowski M.F., Lay E.H., Reddell B., Kadokura A., Yamagishi H., Sato N., Ejiri M., Hirosawa H., Yamagami T., Torii S., Tohyama F., Nakagawa M., Okada T., Dowden R. L., 2005. Balloon observations of temporal variation in the global circuit compared to global lightning activity. Adv. Space Res. 36, 2223—2228.

Leblanc F., Aplin K.L., Yair Y., Harrison R.G., Lebreton J.P., Blanc M., 2008. Planetary Atmospheric Electricity. New York: Springer, 535 p.

Niall O., 2011. Electrical, optical and acoustic diagnostics of atmospheric pressure gas discharges. A thesis for the degree of Philosophies Doctor. Dublin City University, 168 p.

Robert-de-Saint-Vincent M., Hoffman C.S., Schempp H., Gunter G. Whitlock S., Weidemuller M., 2013. Spontaneous avalanche ionization of a strongly blockaded redberg gas. Phys. Rev. Lett. 110(4), 045004-1—045004-5.

Sukhinin G.I., Fedoseev A.V., 2006. A self-consistent kinetic model of the effect of striation of low- pressure discharges in inert gases. High temperature 44(2), 157—165.