Про электрические эффекты от поясов ван-Аллена.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39Пояса ван-Аллена - это много-много заряженных частиц, которые дают не только радиацию, но и электрические эффекты.

Далее самое интересное - возвращение посадочного модуля, растерявшего свой заряд, к орбитальному модулю, сохранившему свой заряд. Не должны ли они привариться друг к другу в месте первого касания?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39

 

Глубокоуважаемый коллега, Вы немного искажаете физику процессов. В целом космическая плазма электрически нейтральна, поскольку наряду с электронами присутствуют и положительные ионы. Будь по-вашему - никакой космический аппарат на геостационарной орбите был бы неработоспособен.

• +0.05 / 10

Цитата: Sergey_64 от 03.09.2020 10:41:06Глубокоуважаемый коллега, Вы немного искажаете физику процессов. В целом космическая плазма электрически нейтральна, поскольку наряду с электронами присутствуют и положительные ионы. Будь по-вашему - никакой космический аппарат на геостационарной орбите был бы неработоспособен.

Цитата: Sergey_64 от 03.09.2020 10:41:06

 

В целом - возможно. Но масса частиц и магнитное поле Земли делят пояса на разнозаряженные.

• 0.00 / 7

Цитата: Luddit от 03.09.2020 11:08:04В целом - возможно. Но масса частиц и магнитное поле Земли делят пояса на разнозаряженные.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 11:08:04

 

Буду благодарен, если скажете, где об этом можно почитать в авторитетной научной литературе.

• +0.05 / 10

Цитата: Sergey_64 от 03.09.2020 11:13:18Буду благодарен, если скажете, где об этом можно почитать в авторитетной научной литературе.

Цитата: Sergey_64 от 03.09.2020 11:13:18

 

В школьном учебнике по физике разве нет ничего про заряд электронов? Или он для вас недостаточно авторитетен?

• -0.06 / 11

Цитата: Luddit от 03.09.2020 12:59:37В школьном учебнике по физике разве нет ничего про заряд электронов? Или он для вас недостаточно авторитетен?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 12:59:37

 

Уважаемый коллега, пока я судорожно ищу в каком школьном учебнике и за какой класс изложена структура и физика радиационных поясов Земли, буду благодарен, если найдёте возможность прочитать вот эту реплику нашего коллеги:
https://glav.su/forum/1/682/messages/5792053/#message5792053

• +0.04 / 9

Цитата: Luddit от 03.09.2020 12:59:37В школьном учебнике по физике разве нет ничего про заряд электронов? Или он для вас недостаточно авторитетен?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 12:59:37

 

Ну хотите долгим путем - давайте долгим. Электроны в поясах ВА имеют энергию в несколько десятков килоэлектрон вольт. Передавая свой заряд Аполлону они, тем самым, создают некий потенциал на корабле. Достигнув некоторого предела этот потенциал станет отталкивать электроны. Несложно догадаться, что это потенцтал в "несколько десятков киловольт", численно равный энергии электронов. Пускай это будкт максимально возможное - десять десятков киловольт или 100 кВ. Каков же заряд в кулонах? Умножаем 100 киловольт на 100 пикофарад и получаем... 10 микрокулон. Это разряд током в 1 ампер импульсом длительностью 10 микросекунд. Очень, очень невзрачный показатель. Примерно столько бывает при разряде о заземленную часть от статического заряда зимой в морозные дни после расчесать волосы. 

• +0.16 / 13

Цитата: Luddit от 03.09.2020 11:08:04В целом - возможно. Но масса частиц и магнитное поле Земли делят пояса на разнозаряженные.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 11:08:04

 

Нет, они по-прежнему электрически нейтральны. Например, внешний пояс, где много высокоэнергетичных электронов, содержит достаточно низкоэнергетичных протонов, чтобы скомпенсировать их заряд. Любое локальное отклонение от нейтральности в проводнике (плазма – это проводник) вызывает ток, который перераспределяет заряды так, чтобы возвратиться к нейтральности.

• +0.10 / 9

Цитата: kfmn от 03.09.2020 14:09:30Нет, они по-прежнему электрически нейтральны. Например, внешний пояс, где много высокоэнергетичных электронов, содержит достаточно низкоэнергетичных протонов

Цитата: kfmn от 03.09.2020 14:09:30

 

Тогда их надо рассматривать как два пояса, частично пересекающихся. 

• -0.01 / 11

Цитата: Luddit от 03.09.2020 14:52:40Тогда их надо рассматривать как два пояса, частично пересекающихся.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 14:52:40

 

Это радиационный пояс, состоящий из быстрых электронов, движущихся в среде из медленных электронов и медленных протонов. В каждом кубическом сантиметре суммарное количество электронов (быстрых и медленных) равно суммарному количеству протонов (медленных). То есть плазма нейтральна – как в целом, так и локально.
Что происходит в случае даже небольших отклонений от локальной нейтральности плазмы, можно увидеть на примере космического ядерного взрыва – такие испытания в околоземном космосе проводили и СССР, и США. Комптоновское рассеяние фотонов (рентгеновских и гамма) на электронах отбрасывает лёгкие электроны на большее расстояние от центра взрыва, чем тяжёлые протоны. Образуется заряженный слой примерно сферической формы радиусом в километры, но с характерной толщиной в метры, который тут же "схлопывается", восстанавливая нейтральность. Этот ток (точнее, его отклонения от сферической симметрии из-за всяких неоднородностей, например высотного градиента плотности) вызывает мощный электромагнитный импульс, который способен сжечь ЛЭП в масштабах 1000 км от эпицентра (реальные случаи в Казахстане в 50-х годах).

• +0.09 / 9

Цитата: kfmn от 03.09.2020 15:48:32Это радиационный пояс, состоящий из быстрых электронов, движущихся в среде из медленных электронов и медленных протонов. В каждом кубическом сантиметре суммарное количество электронов (быстрых и медленных) равно суммарному количеству протонов (медленных). То есть плазма нейтральна – как в целом, так и локально.
Что происходит в случае даже небольших отклонений от локальной нейтральности плазмы, можно увидеть на примере космического ядерного взрыва – такие испытания в околоземном космосе проводили и СССР, и США. Комптоновское рассеяние фотонов (рентгеновских и гамма) на электронах отбрасывает лёгкие электроны на большее расстояние от центра взрыва, чем тяжёлые протоны. Образуется заряженный слой примерно сферической формы радиусом в километры, но с характерной толщиной в метры, который тут же "схлопывается", восстанавливая нейтральность. Этот ток (точнее, его отклонения от сферической симметрии из-за всяких неоднородностей, например высотного градиента плотности) вызывает мощный электромагнитный импульс, который способен сжечь ЛЭП в масштабах 1000 км от эпицентра (реальные случаи в Казахстане в 50-х годах).

Цитата: kfmn от 03.09.2020 15:48:32

 

Если правильно понимаю, то последствия при взрыве связаны с тем, что токи изменяются, причем быстро.
В поясах же ток течет более спокойно и поэтому такого ужас-ужаса нет. Бывает что спокойствие нарушается, и это называют геомагнитной бурей, и как минимум одно событие такого рода и масштаба "навернуть ЛЭП" наблюдалось.
С другой стороны, откуда в межпланетной плазме взяться строгому соответствию числа электронов числу протонов?
Это на Земле при получении плазмы ободрали ранее нейтральный атом - и получили нейтральную плазму.
Но Солнце-то фигачит в космос не комплектными атомами.

• +0.04 / 9

Цитата: Luddit от 03.09.2020 17:16:53Если правильно понимаю, то последствия при взрыве связаны с тем, что токи изменяются, причем быстро.
В поясах же ток течет более спокойно и поэтому такого ужас-ужаса нет. Бывает что спокойствие нарушается, и это называют геомагнитной бурей, и как минимум одно событие такого рода и масштаба "навернуть ЛЭП" наблюдалось.
С другой стороны, откуда в межпланетной плазме взяться строгому соответствию числа электронов числу протонов?
Это на Земле при получении плазмы ободрали ранее нейтральный атом - и получили нейтральную плазму.
Но Солнце-то фигачит в космос не комплектными атомами.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 17:16:53

 

Пример с ядерным взрывом показан, чтобы было понятно, к каким последствиям приводит нарушение локальной нейтральности – тут же образуются могучие токи, восстанавливающие статус кво (и попутно иногда оставляющие без света половину Казахстана). Каким бы ни был источник воздействия на плазму, нарушающий нейтральность – ядерный взрыв осветил её рентгеном или там Солнце швыряется некомплектными атомами – плазма реагирует на это восстановлением нейтральности, например вслед за положительными ионами из Солнца полетят электроны, потому что Солнце, выбросив протоны, приобрело отрицательный заряд, и электроны стали от него отталкиваться (и притягиваться к выброшенному облаку протонов). То есть временные нарушения нейтральности есть, конечно, но нарушитель тут же создаёт в окрестностях электрическое поле, которое сразу втягивает в область нарушения те заряды, которых там не хватает (и выталкивает избыточные), и нейтрализует флуктуацию с характерным временем, равным обратной частоте ленгмюровских колебаний (в солнечном ветре порядка 10 МГц). Понятно, что нейтрализующие токи создаются обычно электронами, а не протонами, которые в две тыщи раз тяжелее.

• +0.08 / 8

Цитата: kfmn от 03.09.2020 14:09:30Нет, они по-прежнему электрически нейтральны. Например, внешний пояс, где много высокоэнергетичных электронов, содержит достаточно низкоэнергетичных протонов, чтобы скомпенсировать их заряд.

Цитата: kfmn от 03.09.2020 14:09:30

 

Кстати при описанном составе пояса электроны будут попадать на одну сторону корпуса, а протоны на другую. Без протекания тока через корабль здесь не обойтись.

• +0.02 / 6

Цитата: Luddit от 03.09.2020 20:02:27Кстати при описанном составе пояса электроны будут попадать на одну сторону корпуса, а протоны на другую. Без протекания тока через корабль здесь не обойтись.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 20:02:27

 

 
Думаю, что от микроамперного тока корабль не должен задымиться. )

• +0.12 / 9

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39Пояса ван-Аллена - это много-много заряженных частиц, которые дают не только радиацию, но и электрические эффекты.
Итак, допустим что астронавты каким-то чудом перенесли радиацию и способны наблюдать. По выходу из верхнего пояса, где тусят электроны, корабль должен нести серьёзный такой отрицательный заряд. Как выглядят наэлектризованные люди, думаю все видели. То есть астронавт, вылезший за пределы металлической оболочки, должен получить впечатления, обязательные к упоминанию. После прохождения поясов заявлялось вылезание наружу в какой-либо миссии?
Далее если на орбите Луны корабль разделяется, то орбитальный модуль сохраняет часть заряда, а вот посадочный модуль летит на Луну и заземляется (:-)) об неё в момент касания факелом поверхности (возможно, этот момент также будет заметен пассажирам при реальном полёте).  
Далее самое интересное - возвращение посадочного модуля, растерявшего свой заряд, к орбитальному модулю, сохранившему свой заряд. Не должны ли они привариться друг к другу в месте первого касания?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39

 

К этому обширному тексту, неплохо бы приложить хотя бы одно число, ожидаемое значение заряда. В каких-нибудь общепринятых единицах измерения. Также парочку экспериментальных данных и теоретических выкладок.

• +0.01 / 9

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39Пояса ван-Аллена - это много-много заряженных частиц, которые дают не только радиацию, но и электрические эффекты.
Итак, допустим что астронавты каким-то чудом перенесли радиацию и способны наблюдать. По выходу из верхнего пояса, где тусят электроны, корабль должен нести серьёзный такой отрицательный заряд. Как выглядят наэлектризованные люди, думаю все видели. То есть астронавт, вылезший за пределы металлической оболочки, должен получить впечатления, обязательные к упоминанию. После прохождения поясов заявлялось вылезание наружу в какой-либо миссии?
Далее если на орбите Луны корабль разделяется, то орбитальный модуль сохраняет часть заряда, а вот посадочный модуль летит на Луну и заземляется (:-)) об неё в момент касания факелом поверхности (возможно, этот момент также будет заметен пассажирам при реальном полёте).  
Далее самое интересное - возвращение посадочного модуля, растерявшего свой заряд, к орбитальному модулю, сохранившему свой заряд. Не должны ли они привариться друг к другу в месте первого касания?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 07:28:39

 

Во-первых, космический корабль летит не в вакууме, а в межпланетной среде – довольно разреженной плазме, плотности носителей в которой, однако, вполне достаточно, чтобы быстро нейтрализовать любой электрически заряженный предмет. Удельное сопротивление межпланетной плазмы от 10⁷ до 10¹¹ Ом*м, возьмём худший случай ро=10¹¹ Ом*м. Проводящая сфера радиусом R=1 м (модель Аполлона) в однородной среде с таким удельным сопротивлением соединена с бесконечностью сопротивлением ~R*ро=10¹¹ Ом (с точностью до безразмерного коэффициента порядка единицы, что-нибудь типа 4 пи – не хочу брать интегралы, тут достаточно соображений размерности). Ёмкость сферы такого радиуса С=110 пФ. Время рассасывания заряда RC=10¹¹*110*10^-12 = 10 секунд, плюс-минус порядок. Таким образом, даже в самом худшем случае заряженный "Аполлон" в межпланетной среде потеряет свой заряд за 100 секунд.

• +0.08 / 11

Цитата: kfmn от 03.09.2020 12:58:37Во-первых, космический корабль летит не в вакууме, а в межпланетной среде – довольно разреженной плазме, плотности носителей в которой, однако, вполне достаточно, чтобы быстро нейтрализовать любой электрически заряженный предмет.

Цитата: kfmn от 03.09.2020 12:58:37

 

Если считать, что в среднем межпланетная среда нейтральна, - то куда делся заряд?
Какое среднее расстояние между частицами в межпланетной среде и какое напряжение пробоя ему соответствует?

• +0.02 / 8

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25Если считать, что в среднем межпланетная среда нейтральна, - то куда делся заряд?
Какое среднее расстояние между частицами в межпланетной среде и какое напряжение пробоя ему соответствует?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25

 

Так это изложено в любом школьном учебнике. Разве не так?

• +0.04 / 9

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25Если считать, что в среднем межпланетная среда нейтральна, - то куда делся заряд?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25

 

Вселенная в целом нейтральна. Если у вас в межпланетной среде что-то-1 (например, "Аполлон") зарядилось, то что-то-2 зарядилось противоположно (например, кубический километр среды). Если что-то-1 нейтрализуется, то оно забирает носители у чего-то-2 или у чего-то ещё. Заряд никуда не пропадает, это не деньги.

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25Какое среднее расстояние между частицами в межпланетной среде и какое напряжение пробоя ему соответствует?

Цитата: Luddit от 03.09.2020 13:08:25

 

Напряжение пробоя в плазме – 0 вольт. Если вы добавите к нейтральному "Аполлону" один электрон, то потенциал "Аполлона" увеличится примерно на e/C ~ 1 нановольт, в результате в среднем за 10 секунд электрон его покинет и пойдёт гулять в окружающей плазме (или наоборот, из окружающей плазмы захватится протон). В действительности таких обменов заряженными частицами со средой будут происходить триллионы за секунду, но в среднем "Аполлон" останется нейтральным – любое отклонение потенциала от нуля будет возвращаться в ноль изменением тока, вызванным этим отклонением.

• +0.11 / 8

Цитата: kfmn от 03.09.2020 13:49:10Напряжение пробоя в плазме – 0 вольт.

Цитата: kfmn от 03.09.2020 13:49:10

 

Ну я же не просто так спросил про среднее расстояние между частицами. В масштабе Солнечной системы оно может и плазма, а вот в масштабе космического корабля?

• +0.02 / 10