ЛИ́ДЕР

Рис. 1. Статическая фотография лидера с экспозицией 0,5 мкс и схема его структурных элементов.

Рис. 2. Статическая фотография положительного лидера в промежутке длиной 3 м с экспозицией 100 мкс.

ЛИ́ДЕР в физике, вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ный плаз­мен­ный ка­нал, ко­то­рый фор­ми­ру­ет­ся при ис­кро­вом про­бое длин­ных про­ме­жут­ков (меж­ду элек­тро­да­ми) с рез­ко не­од­но­род­ным элек­трич. по­лем в элек­тро­от­ри­ца­тель­ных га­зах. По пе­ре­но­си­мо­му элек­трич. за­ря­ду раз­ли­ча­ют по­ло­жи­тель­ный и от­ри­ца­тель­ный Л. Оди­ноч­ный не­струк­ту­ри­ро­ван­ный ка­нал при раз­ви­тии от од­но­го элек­тро­да к дру­го­му в га­зо­на­пол­нен­ном про­ме­жут­ке не име­ет энер­гии для силь­но­го ра­зо­гре­ва. На­грев Л. обес­пе­чи­ва­ет­ся бла­го­да­ря его слож­ной струк­ту­ре. Наи­бо­лее де­таль­но изу­чен Л. в воз­ду­хе нор­маль­ной плот­но­сти, где в ла­бора­тор­ных ус­ло­ви­ях соз­да­ют ис­кро­вые раз­ря­ды дли­ной бо­лее 100 м, а Л. при­род­ной мол­нии дос­ти­га­ет де­сят­ков км. На ста­тич. фо­то­гра­фи­ях и фо­то­раз­вёрт­ках с вре­мен­ны́м раз­ре­ше­ни­ем до 0,1 мкс раз­ли­ча­ют ка­нал Л. и стри­мер­ную зо­ну, соз­да­вае­мую мно­го­числ. стри­ме­ра­ми от го­лов­ки Л. (рис. 1). В воз­ду­хе они ро­ж­да­ют­ся со ср. час­то­той до 10¹⁰ с^–1 в те­че­ние все­го ли­дер­но­го про­цес­са. Час­то­та их на­рас­та­ет с уси­ле­ни­ем элек­тро­от­ри­ца­тель­ных свойств га­за. Ка­ж­дый стри­мер сам по се­бе хо­лод­ный и бы­ст­ро те­ря­ет свою из­на­чаль­но вы­со­кую про­во­ди­мость (в воз­ду­хе за вре­мя по­ряд­ка 1 мкс), но в со­во­куп­но­сти они обес­пе­чи­ва­ют ток по­ряд­ка 1 А и бо­лее че­рез го­лов­ку Л. ра­диу­сом ок. 1 см, где вслед­ст­вие ио­ни­за­ци­он­но-пе­ре­грев­ной не­ус­той­чи­во­сти фор­ми­ру­ет­ся но­вый уча­сток ка­на­ла ра­диу­сом 0,02–0,05 см. Темп-ра толь­ко что соз­дан­но­го ка­на­ла ок. 10³ К, на­пря­жён­ность про­доль­но­го элек­трич. по­ля в нём ок. 500 кВ/м в воз­ду­хе для по­ло­жи­тель­но­го Л. По ме­ре даль­ней­ше­го ра­зо­гре­ва до (5–6)·10³ К и рас­ши­ре­ния ка­на­ла на­пря­жён­ность по­ля за вре­мя по­ряд­ка 1 мс сни­жа­ет­ся на 2 по­ряд­ка ве­ли­чи­ны, по­это­му длин­ные Л. мо­гут фор­ми­ро­вать­ся в очень сла­бом (на­пря­жён­но­стью по­ряд­ка 10 кВ/м) внеш­нем элек­трич. по­ле. На­гре­ву Л. спо­соб­ст­ву­ет объ­ём­ный за­ряд во­круг ка­на­ла, ко­то­рый ос­тав­ля­ет по трас­се Л. стри­мер­ная зо­на (рис. 2). Объ­ём­ный за­ряд пре­пят­ст­ву­ет ио­ни­за­ци­он­но­му рас­ши­ре­нию ка­на­ла и ог­ра­ни­чи­ва­ет объ­ём ра­зо­гре­вае­мой плаз­мы. Раз­ли­ча­ют две фа­зы про­цес­са. В на­чаль­ной фа­зе, по­ка стри­мер­ная зо­на Л. не дос­ти­га­ет про­ти­во­по­лож­но­го элек­тро­да, раз­ряд мо­жет пре­кра­тить своё раз­ви­тие при не­дос­та­точ­ном на­пря­же­нии. Та­кие не­за­вер­шён­ные Л. на­блю­да­ют в ла­бо­ра­то­рии. Ско­рость Л. в на­чаль­ной фа­зе при то­ке ок. 1 А близ­ка к (1–2)·10⁴ м/с; для Л. мол­нии с то­ком ок. 100 А она на по­ря­док боль­ше. По­сле кон­так­та стри­мер­ной зо­ны с про­ти­во­по­лож­ным элек­тро­дом Л. при­об­ре­та­ет па­даю­щую вольт-ам­пер­ную ха­рак­те­ри­сти­ку и при не­из­мен­ном на­пря­же­нии дви­жет­ся с на­рас­таю­щей ско­ро­стью. Стар­ту Л. от элек­тро­да с ма­лым ра­диусом кри­виз­ны пред­ше­ст­ву­ет на­чаль­ная стри­мер­ная вспыш­ка. Л. за­ро­ж­да­ет­ся в её об­щем ос­но­ва­нии – стеб­ле за счёт той же ио­ни­за­ци­он­но-пе­ре­грев­ной не­ус­той­чи­во­сти, как и в го­лов­ке Л. При нор­маль­ных ус­ло­ви­ях энер­гия, дис­си­пи­руе­мая в стеб­ле, до­ста­точ­на для ро­ж­де­ния Л., ес­ли на­пря­же­ние на стри­мер­ной вспыш­ке близ­ко к 400 кВ. За­ро­див­ший­ся Л. про­дол­жа­ет раз­ви­вать­ся, ес­ли внеш­нее элек­трич. по­ле в мес­те его про­дви­же­ния боль­ше ср. про­доль­но­го по­ля по дли­не ка­на­ла. За­ви­си­мость ми­ним. на­пря­же­ния $U_{мин}$, при ко­то­ром Л. мо­жет пе­ре­крыть про­ме­жу­ток за­дан­ной дли­ны $d$, рез­ко не­ли­ней­ная: про­ме­жу­ток дли­ной 1 м пе­ре­кры­ва­ет­ся по­ло­жи­тель­ным Л. при на­пря­же­нии 500 кВ; при $d=10$ м $U_{мин} =1800$ кВ, а при $d=100$ м $U_{мин}$ воз­рас­та­ет лишь вдвое. От­ри­ца­тель­ный Л. раз­ви­ва­ет­ся при бо­лее вы­со­ких на­пря­же­ниях, что свя­за­но с уве­ли­че­ни­ем ср. по­ля в от­ри­ца­тель­ной стри­мер­ной зо­не до 10³ кВ/м. С уве­ли­че­ни­ем дли­ны раз­ряд­но­го про­ме­жут­ка влия­ние по­ляр­но­сти Л. на элек­трич. проч­ность возд. изо­ля­ции умень­ша­ет­ся.

Изу­че­ние Л. име­ет не толь­ко на­уч­ное, но и важ­ное прак­тич. зна­че­ние: пе­ре­кры­тие им изо­ля­ци­он­но­го про­ме­жут­ка ведёт к ко­рот­ко­му за­мы­ка­нию. Элек­трич. проч­ность га­зо­вой изо­ля­ции свя­за­на с ус­ло­вия­ми раз­ви­тия Л. Он же оп­ре­де­ля­ет тра­ек­то­рию мол­нии.