Il Nuovo Cimento C

, Volume 4, Issue 2, pp 221–235 | Cite as

On the formation of ball lightning

  • P. A. Silberg
Article

Summary

A plasma continuum model for the formation of ball lightning is developed based on a substantial number of reports that the ball is often in the discharge column of a previous lightning stroke. The usual method of setting up the plasma equation for a one-component electron plasma is used. An approximate equation for the plasma is derived from the describing equation which is then solved exactly in terms of the Jacobi elliptic functions. The formation of the ball is based on a nonlinearity of the plasma equation which under certain circumstances permits the field to collapse into a small region. Thiscollapse is interpreted to be ball lightning. The approximate equation derived for the plasma has the same form as a previous equation used to describe the formation of the fireball plasma.

Keywords

Elliptic Function Ball Lightning Plasma Equation Lightning Stroke Discharge Column 

Riassunto

Si sviluppa un modello continuo del plasma per la formazione del fulmine globulare basandosi su un consistente numero di lavori in cui risulta che il globulo si forma spesso nella colonna di scarica di un precedente colpo di fulmine. Si usa il metodo consueto di formulare l'equazione del plasma per il plasma di elettroni ad una componente. Si deriva un'equazione approssimata per il plasma dall'equazione descrittiva che è in seguito risolta esattamente mediante le funzioni ellittiche di Jacobi. La formazione del globulo si basa su una non linearità nell'equazione del plasma che in alcune circostanze permette che il campo collassi in una piccola regione. Questocollasso si interpreta come un fulmine globulare. L'equazione approssimata derivata per il plasma ha la stessa forma di un'equazione precedente, usata per descrivere la formazione del plasma della sfera di fuoco.

Резюме

Развивается плазменная непрерывная модель для образования щаровой молнии, основанная на больщом количестве сообшений, что щаровая молния часто образуется в столбе разряда предыдушей молнии. Используется обычный метод вывода плазменного уравнения для однокопонентной электронной плазмы, Выводутся приближенное уравнение для плазмы, которое затем точно рещается в терминах эллиптических функций Якоби. Образование щара основано на нелинейности в плазменном уравнении, которое при определенных условиях допускает возможность полю коллансировать в небольщую область. Этотколланс интерпретируется как щаровая молния. Приближенное уравнение, выведенное для плазмы, имеет ту же форму, что и предыдушее уравнение, использованное для описания образования файрболов в плазме.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    W. Brand:Der Kugelblitz (Hamburg, 1923).Google Scholar
  2. (2).
    B. L. Goodlet:J. Inst. Elec. Eng. 81, 1 (1937).Google Scholar
  3. (3).
    J. Durward:Nature (London),169 563 (1952).CrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    J. W. Zillman:Aust. Meteorol. Mag.,29, 68 (1960).Google Scholar
  5. (5).
    E. M. Dewan: CRD-125 (March 1964).Google Scholar
  6. (6).
    W. D. Rayle: NASA-TND-3188 (January 1966).Google Scholar
  7. (7).
    J. Rand McNally jr.: ORNL-3938 (May 1966).Google Scholar
  8. (8).
    H. N. Neugebauer:Z. Phys.,106, 474 (1937).MATHCrossRefADSGoogle Scholar
  9. (9).
    M. Cerrillo:Com. Imp. Coor. Invest. Cient.,1, 151 (1943).Google Scholar
  10. (10).
    P. L. Kapitza:Dokl. Akad. Nauk SSSR,101, 245 (1955).Google Scholar
  11. (11).
    A. Daurillier:C. R. Acad. Sci.,25, 2155 (1957).Google Scholar
  12. (12).
    E. L. Hill:J. Geophys. Res.,65, 1947 (1960).ADSGoogle Scholar
  13. (13).
    P. A. Silberg:J. Appl. Phys.,32, 30 (1961).CrossRefADSGoogle Scholar
  14. (14).
    L. Tonks:Nature (London),187, 1013 (1960).CrossRefADSGoogle Scholar
  15. (15).
    W. K. R. Watson:Nature (London),185, 449 (1960).MATHCrossRefADSGoogle Scholar
  16. (16).
    P. A. Silberg:J. Geophys. Res.,67, 4941 (1962).ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    P. A. Silberg:J. Appl. Phys.,35, 2264 (1964).CrossRefADSGoogle Scholar
  18. (18).
    D. Finkelstein andJ. Rubinstein:Phys. Rev. Sect. A,135, 390 (1964).ADSGoogle Scholar
  19. (19).
    J. R. Powell andD. Finkelstein:Adv. Geophys.,13, 141 (1969).ADSGoogle Scholar
  20. (20).
    P. A. Silberg:Problems of Atmosphere and Space Electricity (1965), p. 436.Google Scholar
  21. (21).
    S. Singer:The Nature of Ball Lightning (New York, N. Y., 1971).Google Scholar
  22. (22).
    G. I. Babat:J. Inst. Elec. Eng.,94, 27 (1947).Google Scholar
  23. (23).
    P. A. Silberg:J. Appl. Phys.,49, 1110 (1978).CrossRefADSGoogle Scholar
  24. (24).
    J. D. Cobine:Gaseous Conductors (New York, N. Y., 1958).Google Scholar
  25. (25).
    G. B. Field:Astrophys. J.,124, 555 (1956).CrossRefADSGoogle Scholar
  26. (26).
    A. Yildiz andP. A. Silberg:Phys. Fluids,7, 96 (1964).MathSciNetCrossRefADSGoogle Scholar
  27. (27).
    N. Tesla:Electr. Experimenter,3, 615 (1916).Google Scholar
  28. (28).
    P. A. Silberg:J. Franklin Inst.,288, 17 (1969).MathSciNetCrossRefGoogle Scholar
  29. (29).
    L. M. Milne-Thomas:Jacobian Elliptic Functions (New York, N. Y., 1959), p. 13, 21.Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1981

Authors and Affiliations

  • P. A. Silberg
    • 1
  1. 1.Amarillo

Personalised recommendations