Dynamics of nonquasineutral current filaments on different space - time scales

Abstract

The earlier obtained results on the equilibrium and dynamics of the nonquasineutral current filaments for the size scale on the order of 1 µm and the time on the order of 1 ps are being applied to the objects in the atmosphere, the ionosphere and in the interstellar space. The main feature of the equilibrium for the electron current filament consists in the presence of the strong electric field that appears as a result of the charge separation at the magnetic Debye radius rB. The numerical calculations of the ion dynamics due to the electric field of the filament are performed. It was obtained that the same equations can describe the equilibria and dynamics of the filaments from the micron size scale to the length of about millions km. Some arguments are presented in order to introduce a new approach for the lightning phenomena, where the magnetic field of the current in the lightning channel may play a decisive role.

Отримані раніше результати по рівновазі і динаміці неквазінейтральних токових філаментів для просторового масштабу порядку одного мікрона і тимчасового масштабу порядку однієї пікосекунди застосовуються до об'єктів в атмосфері, іоносфері й у міжзоряному просторі. Основною рисою нової рівноваги для електронного токового філамента є присутність електричного поля, що з'являється як результат поділу зарядів на магнітному дебаєвському радіусі r. Зроблено чисельні розрахунки іонної динаміки, зв'язаної з електричним полем філамента. Отримано, що ті ж самі рівняння можуть описувати рівновагу і динаміку філаментів від мікронного масштабу до довжини порядку мільйона км. Представлено аргументи, що вводять новий підхід для феномена блискавки, де магнітне поле в каналі блискавки може відігравати вирішальну роль.

Полученные ранее результаты по равновесию и динамике неквазинейтральных токовых филаментов для пространственного масштаба порядка одного микрона и временного масштаба порядка одной пикосекунды применяются к объектам в атмосфере, ионосфере и в межзвёздном пространстве. Основной чертой нового равновесия для электронного токового филамента является присутствие электрического поля, которое появляется как результат разделения зарядов на магнитном дебаевском радиусе rB. Произведены численные расчёты ионной динамики, связанной с электрическим полем филамента. Получено, что одни и те же уравнения могут описывать равновесие и динамику филаментов от микронного масштаба до длины порядка миллиона км. Представлены аргументы, которые вводят новый подход для феномена молнии, где магнитное поле в канале молнии может играть решающую роль.