15 октября 2013 года
состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

Члены Президиума заслушали научное сообщение «Порционная концепция электрической дуги».

Докладчик — академик Месяц Геннадий Андреевич.

В настоящее время во всех учебниках, научных книгах и энциклопедиях утверждается, что электрическая дуга - это один из стационарных электрических разрядов. Электрические дуги - явление очень распространённое. Мы говорим о дуге, которая горит сколько угодно долго при изначально холодных электродах. В этом явлении есть много фактов, которые очень трудно объяснить с точки зрения классической физики электрических разрядов. Например, положительные ионы с катода движутся против электрического поля. Катод испускает струю плазмы с такой скоростью, как будто он нагрет до миллиона градусов, а реальная температура катодного пятна равна только нескольким тысячам градусов. Плазменный столб дугового разряда в магнитном поле движется в сторону обратную, чем предсказывает правило Ампера и т.д. Таким образом, есть много фактов, которые с первого взгляда не соответствуют законам современной физики. Это нераскрытое физическое явление считается одним из научных символов 20 века. Над ним работали многие выдающиеся ученые: Комптон, Вуд, Штарк, Холл, Лэнгмюр, Фаулер, Милликен, Дайк, Штенбек, Ромпе и др. Среди российских ученых следует назвать имена Арцимовича, Кесаева, Грановского, Елинсона, Мандельштама и др. На первом этапе своей научной работы этой проблемой занимались наши Нобелевские лауреаты - академики Семенов и Сахаров.

Первый ключ к разгадке этого явления мы получили в 1966 г. благодаря открытию в Томском политехническом институте явления взрывной эмиссии электронов (ВЭЭ). На основе этого была создана сильноточная импульсная энергетика и электроника, оказавшая огромное влияние на создание техники мощных ускорителей электронов, мощных газовых лазеров, сверхвысокочастотных устройств, импульсных рентгеновских устройств большой мощности и т.д.

Опираясь на многолетние исследования ВЭЭ, была найдена аналогия с процессами в дуге. Было показано, что на катоде дуги происходят самоподдерживающиеся электрические взрывы струй жидкого металла из-за большой концентрации энергии в них. При каждом таком взрыве испускается порция плазмы, получившая название «эктон». В одном эктоне, примерно, триллион электронов и сто миллиардов ионов. При таком микроскопическом взрыве давление на катодное пятно превышает десять тысяч атмосфер. Плотность тока - сто миллионов ампер на квадратный сантиметр. Длится этот взрывной процесс примерно 10 наносекунд и далее постоянно возобновляется. Пространство, где образуется эктон, называется ячейкой. Процессы в ней обусловливают все свойства дуги.

Последние новые результаты в этой области были получены нами в конце прошлого года и в этом году. Во-первых, проведена работа по измерению скорости ионов в дуге. Было показано, что одно-, двух-, трех- и четырехзарядные ионы меди, несмотря на разные заряды, движутся с одной и той же скоростью. Во-вторых, в дуге есть пороговый ток, который можно объяснить критерием брызгообразования для жидкостей. Таким образом, дуги горят не на твёрдом катоде, а на жидком. В-третьих, при очень большом увеличении в электронном микроскопе отдельных струй жидкого металла, мы обнаружили, что их средняя масса равна массе ионов в эктоне. Всё это стало окончательным доказательством того, что электрическая дуга - это процесс порционный, обусловленный взрывами струй жидкого металла.

Эта модель была предложена и разработана нами в ходе совместной многолетней работы Института сильноточной электроники СО РАН и Института электрофизики УрО РАН, которые были основаны мной в Томске и Екатеринбурге в 70-х и 80-х годах прошлого века.

Для меня очень важным является то, что на заседаниях Президиума РАН сохраняется историческая традиция заслушивать сообщения ведущих ученых о своих научных достижениях и открытиях.

В обсуждении научного сообщения приняли участие:

академик Лагарьков Андрей Николаевич, академик Каблов Евгений Николаевич, д. ф-м.н. Рейнгольд С.М. (ИОФАН), член-корреспондент РАН Иванов Виктор Владимирович, член-корреспондент РАН Ратахин Николай Александрович, член-корреспондент РАН Шпак Валерий Григорьевич, академик Чарушин Валерий Николаевич, д ф-м. н. Ковалев (Н. Новгород), академик Гуляев Юрий Васильевич, академик Щербаков Иван Александрович, академик Костюк Валерий Викторович.

На заседании был рассмотрен вопрос о присуждении премий имени выдающихся ученых 2013 года:

- имени И.М. Губкина (представление Экспертной комиссии и Бюро Отделения наук о Земле)

- имени О.Ю. Шмидта (представление Экспертной комиссии и Бюро Отделения наук о Земле).

Президиум РАН ПОСТАНОВИЛ:

- присудить премию имени И.М. Губкина 2013 года доктору технических наук Николаевскому Виктору Николаевичу (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН)
  за авторский сборник «Геомеханика».

- присудить премию имени О.Ю. Шмидта академику Котлякову Владимиру Михайловичу, члену-корреспонденту РАН Чилингарову Артуру Николаевичу, доктору географических наук Фролову Ивану Евгеньевичу (Федеральное государственное бюджетное учреждение «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт») за цикл работ по тематике: «Новые достижения в изучении криосферы и глубокого океана в полярных областях Земли» (по программе Международного полярного года 2007-2008 гг.)

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.