2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаровая молния

Шаровая молния

Физик Александр Костинский о шаровой молнии, гипотезах ее существования и моделировании этого явления в лаборатории

Шаровая молния // wikimedia.org

Шаровая молния как трудно изучаемое и потому загадочное явление стало популярным в массовой культуре. Есть даже фильм о Джеймсе Бонде с таким названием. Но ученым, которые решаются исследовать это явление, необходимо быть очень осторожными, чтобы принимать во внимание только действительно достоверные данные. Недавно было опубликовано первое полноценное научное наблюдение шаровой молнии, но и оно вызывает вопросы.

Что называют шаровой молнией

Шаровой молнией очевидцы сразу же называют любое шаровое светящееся и движущееся явление в воздухе. Это может быть событие, которое увидели люди после удара молнии в высоковольтную линию или в дерево. Так же называют объект, который появился в комнате, вылетев из дымохода, или возник с шипением из розетки.

Исследователи, которые собирали информацию об этом явлении, опирались на довольно ненадежный источник — сообщения очевидцев. Свидетели явления говорят, что размеры шаровой молнии от пяти сантиметров до метра. Свечение длится от долей секунды до нескольких секунд и даже десятков секунд. При контакте с шаровой молнией люди часто испытывали сильный удар током, вплоть до смертельного. Некоторые наблюдатели говорили о шипении шаровой молнии, о том, что она представляла собой клубок светящихся каналов голубого цвета, но в крупных шаровых молниях были и красные цвета. Шаровая молния «проходит» сквозь стекла и ее даже как будто бы видели внутри самолетов.

Шаровую молнию чаще всего видят после удара обычной молнии. Но разряд молнии вблизи выглядит как очень яркая вспышка света. Поэтому в начале XX века были ученые, которые считали, что шаровая молния — это не физическое явление, а артефакт, засветка глаза (если посмотреть на яркую лампу-вспышку при фотографировании или стробоскоп на дискотеке, то на несколько секунд останется ощущение движущегося светового пятна в глазах, причем независимо от того, закрыты или открыты глаза).

В чем главная проблема шаровой молнии

Огромный интерес к шаровой молнии вызван не тем, что она имеет форму шара, а тем, что до сих пор непонятна природа ее большого времени жизни. Вообще в природе, если у вас нет выделенного направления, многие явления принимают форму шара, например капли при падении. Нет серьезных проблем создавать сколько угодно времени с помощью слаботочных электрических дуг шаровое плазменное образование между двумя электродами. То же самое касается шарового плазменного образования в свободном пространстве, поддерживаемого пучком электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (при большой изобретательности его можно создать даже в СВЧ-печке, что когда-то и сделали японские ученые). В этих явлениях к плазме разрядов подводится электромагнитная энергия извне, и проблем с поддержанием такой плазмы нет.

Но большинство исследователей и особенно «любителей» исходит из того, что к шаровой молнии не подводится внешняя энергия. Плазма — это газ, в котором много свободных электронов, и потому плазма обладает высокой проводимостью, через нее течет значительный ток, как по проводу с большим сопротивлением. Если перестать подводить к плазме энергию, то за несколько миллионных долей секунды электроны исчезнут, ток прекратится, плазма потухнет. А если это так, то надо объяснить, почему шаровая молния, если это плазменное образование, живет так долго.

Есть много удивительных оптических и электрических атмосферных явлений. Например, огни святого Эльма, которые «в ночь перед бурею на мачте горят», как в песне Булата Окуджавы. Для большинства из них нашли убедительные физические объяснения. Ученым понятно, как можно изучать даже такое нечастое явление, как обычную линейную молнию: каждую секунду на Земле происходят около ста разрядов. Грозовое облако формируется постепенно, и место, откуда возникнут разряды молнии, можно с неплохой точностью предсказать по изменению электрического поля на Земле и движению гидрометеоров (капель, ледышек, снежинок, снежной крупы и так далее) в грозовой ячейке, где накапливается основной электрический заряд. В это место можно направить объективы различных физических приборов.

Часто во время грозы молнии стартуют с высоких зданий и телевизионных вышек (больше двухсот метров), на кончики которых также можно поставить приборы. Кроме того, ученые уже шестьдесят лет как научились вызывать молнию из грозового облака «на себя», то есть создавать так называемые триггерные молнии. Несмотря на это, многие ключевые проблемы обычной молнии по-прежнему мало изучены, что уж тут говорить про шаровую молнию. Так как непонятна ее природа, то и непонятно, где ее ожидать, вооружившись приборами.

Основные гипотезы

В начале ХХ века была гипотеза, в которой предполагалось, что из-за большого расстояния, с которого обычно наблюдается шаровая молния, мы не видим, как от облака к ней тянется тонкий плазменный канал — благодаря его току поддерживается существование шаровой молнии. Сейчас ученые достаточно много знают о токе обычной молнии и установили, что разряд длится максимум секунду, при этом он будет состоять из многих отдельных ярких ударов с большим током, между которыми существуют перерывы, во время которых ток на землю практически прекращается. А были зафиксированы шаровые молнии со временем жизни десять секунд и более, при этом никаких сильных ударов молнии через них не наблюдалось, иначе свидетели подобных событий просто получили бы электрические поражения такой силы, что не смогли бы потом рассказать о своих впечатлениях.

Также ученые хорошо знают по наземным и самолетным наблюдениям размер накопленных в облаке зарядов, и там их тоже не так много, чтобы обеспечить долгую жизнь плазменных образований. Получается, пока невозможно объяснить поддержание жизни шаровой молнии при помощи известных проявлений природного атмосферного электричества. Поэтому появилось множество экзотических объяснений природы шаровых молний, в том числе от ученых, заболевших этим явлением, из других областей физики, которые не очень разбираются в атмосферном электричестве и в своих гипотезах не учитывают весь накопленный наблюдательный материал.

Например, Петр Леонидович Капица, академик и нобелевский лауреат, предположил, что шаровая молния поддерживается пучком микроволнового излучения, как в СВЧ-печке, а само СВЧ-излучение идет от молнии. Но при изучении молнии не удалось обнаружить сколько-нибудь серьезных потоков СВЧ-излучения. СВЧ-излучение легко измеряется на больших расстояниях, так как его используют для обнаружения самолетов, ракет, измерения скорости автомобилей.

Некоторые ученые, занимавшиеся ядерной физикой, предположили, что у шаровой молнии есть ядерный источник энергии. Но ядерные процессы — это чудовищная энергия, которая не может порождаться молнией. Кроме того, она создает радиоактивность, которую также несложно измерить. В местах, где наблюдалась шаровая молния, несколько раз пытались измерить радиоактивность, но она не превышала естественный фон.

Если шаровая молния — физическое явление, то из нескольких тысяч надежных наблюдений можно вывести ее основные свойства. Поэтому ученому, который претендует на объяснение механизма шаровой молнии, необходимо не только предложить какой-то новый необычный источник внутренней энергии, поддерживающей шаровую молнию, но и объяснить в рамках данной гипотезы другие установленные свойства шаровой молнии. Почти никто из представляющих альтернативные гипотезы этого не делают, поэтому их идеи повисают в воздухе.

Мартин Юман, один из самых известных современных специалистов по изучению молний, вместе с коллегами инициировал триггерную молнию, запуская в облако ракету с заземленным проводом, получая мощный разряд между электродами специальной формы, но создать шаровую молнию и им не удалось.

Важное, но спорное свидетельство

В 2012 году китайские ученые снимали линейную молнию на спектрограф и скоростную камеру и зафиксировали некоторое шаровое явление, появившееся в момент удара обычной линейной молнии в землю. Это очень важное свидетельство. Их результаты опубликовали в самом престижном журнале по физике — Physical Review Letters, и редакторы оставили в названии термин «шаровая молния», что говорит о признании серьезными физиками возможности существования данного явления. Статья называлась «Наблюдения оптических и спектральных характеристик шаровой молнии» (Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning, PRL 112, 035001 (2014) DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.035001).

Что такое шаровая молния?

Шаровая молния — явление загадочное и малоизученное. Сложность её изучения состоит в том, что во-первых это явление крайне редкое, а также непонятно как воспроизвести его в лабораторных условиях. Давайте попробуем разобраться в том, что же такое — шаровая молния.

Как описывают шаровую молнию очевидцы?

Описания шаровых молний сильно разнятся, но если их все сгруппировать и, отбросив малоправдоподобные свидетельства, попробовать вывести усредненное описание.

Итак, шаровая молния представляет собой светящийся «огненный» шар. Возникает она обычно во время грозы в непосредственной близости от Земли. Диаметр шаровой молнии обычно не превышает полуметра, хотя есть рассказы и о шаровых молниях в 2-3 метра в диаметре, но правдоподоность этих рассказов сомнительна. Шаровая молния хаотично движется в пространстве, известны случаи, когда шаровые молнии двигались, как бы преследуя движущиеся предметы или людей. Время жизни её обычно не превышает нескольких десятков секунд, в отдельных случаях — нескольких минут.

Контакт с шаром опасен для человека. Нередко описываются случаи гибели или тяжелого травмирования людей, прикоснувшихся к шаровой молнии. Так к примеру в 18-м веке от удара шаровой молнией погиб известный исследователь атмосферного электричества петербургский ученый Георг Рихман.

Что думает наука?

На текущий момент этот феномен не имеет общепринятого объяснения. Иными словами мы не знаем, что это такое. Все дело в том, что шаровые молнии как правило не залетают в лаборатории, где находятся ученые с приборами наготове, чтобы те могли их изучить. Да и вообще шаровые молнии — весьма редкие явления. В год обычно регистрируется всего несколько сообщений о них.

Существует множество теорий объясняющих природу этого странного явления. Надо сказать, что некоторые ученые в принципе сомневаются в реальности этого явления, как такового, по крайней мере в том виде, в каком его описывают очевидцы.

Гипотезы и теории

Одним из первых попытку объяснения природы шаровой молнии предпринял российский ученый П. Л. Капица. Согласно его теории шаровая молния представляет собой стоячую электромагнитную волну .

Действительно во время грозы при отражении электромагнитных колебаний от поверхности Земли могут возникнуть стоячие волны, в пучностях которых могут возникнуть условия, для образования ионизированной, которую мы и называем шаровой молнией.

Самой перспективной является теория, гласящая, что шаровая молния является плазмой. Плазма при этом возникает из-за удара обычной молнии. Это во многом подтверждается наблюдениями, так как много раз регистрировалось появление шаровой молнии сразу после удара обычной.

Проблема в том, что положительные и отрицательные ионы стремятся соединиться в нейтральные атомы. Собственно свечение плазмы как раз и вызывается выделением энергии при рекомбинации (соединении положительных и отрицательных ионов). Согласно расчетам рекомбинация ионов должна проходить очень быстро (доли секунды) и не очень ясно, как шаровая молния может устойчиво существовать так долго.

Читать еще:  В Волгограде пошла селедка

Однако и тут было найдено решение. Молекула воды H2O, как известно, состоит из двух атомов водорода и одного кислорода. При этом атом кислорода заряжен отрицательно, а атомы водорода — положительно. Считается, что молекулы воды «окутывают» ионы притягиваясь атомами кислорода к положительным ионам и атомами водорода — к отрицательным. Это может сильно замедлить процесс рекомбинации и, в результате, процесс может длиться несколько секунд или даже десятков секунд.

Еще одна теория состоит в том, что шаровая молния образуется из испаряющихся твердых веществ почвы. Испарение происходит при ударе обычной молнии в поверхность Земли. Эта теория частично подтверждается исследованием китайских ученых, которым удалось заснять несколько секунд полета шаровой молнии на камеру. Разложив свечение шаровой молнии в спектр они обнаружили в ней железо, кальций, кремний и другие вещества в обилии встречающиеся в почве.

Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке! Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.

Шаровая молния

Огненный шарообразный объект электрической природы, непредсказуемо перемещающийся в воздушном пространстве, излучающий свет, но не тепло, называется шаровая молния. Уже несколько десятков лет ученые дают различные объяснения происхождению явления, но достоверная теория так пока и не выдвинута. Существует более 400 научных предположений, многие из которых сомнительны. Парящий в воздухе светящийся шар выглядит завораживающе, но представляет опасность для живых организмов. Поэтому при встрече с ним следует знать, как себя вести.

Что такое шаровая молния?

Этот удивительный природный объект до сих пор малоизучен. Внешне представляет собой шарообразный электрический сгусток со следующими параметрами:

  • величина – обычно от 10 до 20 см в диаметре;
  • цвет – в спектре свечения от голубого до оранжевого, может меняться;
  • форма – чаще всего сфера;
  • время существования – по оценкам большинства очевидцев не дольше 30 секунд;
  • температура – не установлена, но ученые предполагают, что до 1000°C (удивителен тот факт, что люди вблизи объекта не чувствуют тепла, хотя по физическим законам должны получить ожоги).

Наука пока не знает, благодаря каким физическим свойствам и химическому строению огненный шар способен менять величину и форму, просачиваться сквозь небольшие отверстия, менять траекторию полета и вовсе замирать на месте. Природу шаровой молнии на нынешнем этапе развития науки изучить проблематично, поскольку воссоздание объекта в лабораторных условиях – невыполнимая задача. Поэтому ученым остается выдвигать теории, ожидающие подтверждения.

Появляются шаровые молнии внезапно, чаще всего в грозовую погоду, но бывали случаи наблюдения и в тихие безоблачные дни. Светящаяся сфера способна выплыть из облака, кроны дерева, стены здания, любого находящегося в помещении крупного предмета. Она свободно проходит сквозь любые препятствия, сжимается, чтобы просочиться через небольшие отверстия, затем расширяется.

Встретить уникальный природный объект можно в любом месте. Обычно явление единичное, но есть места, в которых молния фиксируется с определенной периодичностью. Например, в районе Пскова есть открытое пространство, называемое Чертовой поляной. В этом месте из-под земли то и дело выплывает черный горящий шар. Явление стали наблюдать после падения метеорита в Тунгусский бассейн. Пытались следить за черным шаром датчиками, но все технические устройства расплавляются.

Поскольку причины возникновения молнии пока неизвестны, установить принципы ее перемещения сложно. Наиболее распространенные гипотезы гласят, что перемещение осуществляется посредством электромагнитных колебаний, ветрового воздействия или силы притяжения. Движется объект преимущественно в горизонтальной плоскости, располагается на высоте около 1 м над поверхностью земли. Движение сопровождается треском, писком и иными специфическими звуками.

Как появляется?

Люди наблюдали шаровые молнии с древнейших времен, относились к ним с суеверным страхом, связывали с различными мифами. По самому распространенному мифу форму огненного шара принимал адский пес Цербер, выходящий из земли, чтобы убивать всех встречающихся на пути людей и сжигать все, что попало под руку. Есть предположение, что в русских сказках молния трансформирована в образ Змея Горыныча. А в Древнем Риме жуткое природное явление воспринимали как огненных ворон, нападающих на города, забрасывающих их раскаленными углями.

Первый документ, в котором описывается история появления огненного шара, датируется 1638 годом. Согласно записи, молния залетела в церковь английского графства Девон, металась по помещению, ранила 60 прихожан, убила 4 человека.

В середине 19 века французский астроном Франсуа Араго собрал показания 30 очевидцев, обобщил собранную информацию, на основе чего составил перечень присущих явлению характеристик.

В мире науки уделяют огромное внимание загадочному явлению природы. Выяснить, как получаются шаровые молнии, пытались многие известные ученые: Никола Тесла, Петр Леонидович Капица, Игорь Павлович Стаханов. Теорий происхождения, как емких, так и вызывающих сомнение, собрано огромное количество.

Так, знаменитый физик Капица считал, что молнии шарообразного вида формируются на электромагнитной оси, когда происходит разряд между грозовой тучей и земной поверхностью. Другая теория гласит, что такая молния – высокоплотная плазма, испускающая микроволновые лучи. Некоторые исследователи считают, что явление возникает, когда поток космического излучения фокусируется облаками. Также раньше существовала гипотеза газового происхождения. Но откуда берется этот газ, почему он не поднимается в атмосферу под влиянием собственного тепла, непонятно. Поэтому эту гипотезу закрыли.

Есть и скептически настроенные ученые, сомневающиеся, существует ли вообще данный вид молнии. Поскольку современные устройства не фиксируют волны, подходящие для формирования объекта, скептики полагают, что загадочное явление – атмосферный обман зрения или даже галлюцинация, посещающая определенных людей.

Разновидности

Согласно рассказам очевидцев, выделяют 2 типа молнии:

  1. горящий шар оранжевого или красного цвета, спускающийся с неба во время грозы, взрывающийся при воздействии на него;
  2. светлый шар, плавно движущийся над земной поверхностью, способный притягиваться к проводникам электричества, проходить сквозь предметы.

Чем опасна?

Для простого человека не столь важно, как образуется и из чего состоит молния, гораздо важнее опасность уникального природного явления. Очевидцы отмечают, что горящая сфера перемещается непредсказуемо, словно живой разумный организм, может обогнуть препятствие, а может врезаться в него. При встрече с шаровой молнией человек может получить серьезную травму, даже погибнуть. При столкновении шара с деревом или зданием начинается пожар.

Одна из самых сложных загадок шаровой молнии – траектория движения. Непонятно, почему в некоторые предметы и живые организмы огненный шар врезается, а другие огибает, почему он изменяет скорость перемещения, почему в одних случаях при столкновении пропадает, а в других взрывается.

При взрыве шаровой молнии жертвы в большинстве случаев погибают, так как на теле образуются глубокие и обширные ожоги. Отмечено, что после взрыва воздух длительное время пахнет серой.

Как вести себя при встрече?

При ударе шаровой молнии в человека могут появиться несовместимые с жизнью травмы и ожоги, поэтому при появлении огненной гостьи нужно вести себя предельно осторожно.

Ниже приводится перечень правил поведения при встрече с природным объектом:

  1. Раздумывая, как спастись от нежданной гостьи, не нужно рассчитывать на бегство. Нельзя суетиться, совершать резкие движения. Молния воспринимает воздушные колебания и направляется вслед за убегающим человеком.
  2. Нужно спокойно и неторопливо сойти с пути движения объекта, остановиться на достаточном расстоянии. Стоять следует лицом, а не спиной к шару.
  3. Если молния проникла в квартиру, то необходимо первым делом открыть форточку. Высока вероятность, что шар вылетит через окно с выходящим воздушным потоком.
  4. Категорически нельзя швырять в сферу предметы, пытаться ее отогнать от себя руками или палкой. Объект взорвется, покалечит или убьет нападавшего.

Интересные факты

С этим загадочным и впечатляющим явлением связано множество интересных фактов:

  1. В мире существует сотни тысяч фотографий обычных молний, а шаровых – не более 80.
  2. Очевидцы видели шары красного, голубого, черного, белого, оранжевого, даже зеленого цвета.
  3. Форма объекта бывает не только сферической, но и яйцевидной, грушевидной, цилиндрической, кольцевидной, с одним или несколькими хвостами.
  4. Чаще всего шары влетают в жилище через печь, камин, розетку, форточку, дверь. Но следует знать, что шаровая молния проходит через стекло. Поэтому закрытое окно – не помеха. Были случаи, когда горящая сфера плавила оконное стекло, после чего оставалось круглое отверстие с безупречно ровными краями.
  5. Среди шаровых молний встречались «великаны» до 5 м в диаметре.
  6. Издаваемые трески и писки негативно влияют на радиоволны, создают помехи в эфире.
  7. Запах огненного шара – либо серный, либо окись азота.
  8. Тело людей, умерших от удара молнии шарообразного типа, долго не разлагается. Есть мнение, что под воздействием загадочного природного объекта все процессы в организме, включая разложение, останавливаются.

Рассказав, что такое шаровая молния, чем она опасна, следует подвести итог. Объект непредсказуем, появляется внезапно, способен взорваться, пройти сквозь препятствия любой толщины и структуры. Чтобы не было негативных последствий нужно вести себя спокойно, нельзя прикасаться к светящемуся шару, отгонять его, швырять в него предметы.

Шаровая молния: самое таинственное природное явление (13 фото)

…Между веществом и антивеществом может возникнуть барьер с шаровой поверхностью. Мощное гамма-излучение будет раздувать этот шар изнутри, и препятствовать проникновению вещества к пришлому антивеществу, и тогда мы увидим светящийся пульсирующий шар, который будет парить над Землей. Эта точка зрения вроде бы получила подтверждение. Двое английских ученых методично досматривали небо при помощи детекторов гамма-излучения. И зарегистрировали четыре раза аномально высокий уровень гамма-излучения в ожидаемой области энергии.

Первый документально подтвержденный случай появления шаровой молнии имел место в 1638 г. в Англии, в одной из церквей графства Девон. В результате бесчинств огромного огненного шара погибли 4 человека, ранения получили около 60. Впоследствии периодически появлялись новые сообщения о подобных явлениях, но их было немного, поскольку очевидцы считали шаровую молнию иллюзией или обманом зрения.

Первое обобщение случаев уникального природного явления произведено французом Ф. Араго в середине XIX века, в его статистике собрано около 30 свидетельств. Возрастающее количество подобных встреч позволило получить, на основе описаний очевидцев, некоторые характеристики, присущие небесной гостье. Молния шаровая – явление электрического характера, огненный шар, передвигающийся в воздухе в непредсказуемом направлении, светящийся, но не излучающий тепло. На этом общие свойства заканчиваются и начинаются частности, характерные для каждого из случаев. Это объясняется тем, что природа шаровой молнии до конца не изучена, поскольку до сих пор не было возможности исследовать это явление в лабораторных условиях или воссоздать модель для изучения. В некоторых случаях диаметр огненного шара равнялся нескольким сантиметрам, иногда достигал полуметра.

Читать еще:  СУДАК НАКАНУНЕ ЗИМЫ

Молния шаровая на протяжении нескольких сотен лет была объектом изучения многих ученых, в числе которых были Н. Тесла, Г. И. Бабат, П. Л. Капица, Б. Смирнов, И. П. Стаханов и другие. Научные деятели выдвинули разные теории возникновения шаровой молнии, которых насчитывается свыше 200. Согласно одной из версий, электромагнитная волна, образующаяся между землей и облаками, в определенный момент достигает критической амплитуды и образует шаровидный разряд газа. Иная версия заключается в том, что молния шаровая состоит из плазмы высокой плотности и содержит собственное микроволновое поле излучения. Некоторые ученые считают, что явление огненного шара — это результат фокусировки космических лучей облаками. Большинство случаев данного явления зафиксировано перед грозой и во время грозы, поэтому самой актуальной считается гипотеза возникновения энергетически благоприятной среды для появления различных плазменных образований, одним из которых и является молния. Мнения специалистов сходятся в том, что при встрече с небесной гостьей нужно придерживаться определенных правил поведения. Главное – не делать резких движений, не убегать, постараться свести к минимуму колебания воздуха.

Их “поведение” непредсказуемо, траектория и скорость полета не поддается никакому объяснению. Они, словно наделенные разумом, могут огибать стоящие перед ними препятствия — деревья, здания и сооружения, а могут и “врезаться” в них. После этого столкновения могут возникать пожары.

Часто шаровые молнии залетают в жилища людей. Через открытые форточки и двери, дымоходы, трубы. Но иногда даже сквозь закрытое окно! Имеется немало свидетельств, как ШМ расплавляла оконное стекло, оставляя после себя идеально ровное круглое отверстие.

По словам очевидцев, огненные шары появлялись из розетки! “Живут” они от одной до 12 минут. Они могут просто мгновенно исчезать, не оставляя после себя никаких следов, но могут и взрываться. Последнее особенно опасно. Следствием этих взрывов могут быть смертельные ожоги. Также замечено, что после взрыва в воздухе остается довольно стойкий, очень неприятный запах серы.

Шаровые молнии бывают разных цветов — от белого до черного, от желтого до голубого. При передвижении они часто гудят, как гудят линии электропередач высокого напряжения.

Большой загадкой остается, что влияет на траекторию ее движения. Это точно не ветер, поскольку она может двигаться и против него. Это не разница в атмосферном явлении. Это не люди и не другие живые организмы, так как иногда она может мирно облетать их стороной, а иногда “врезается” в них, что приводит к смерти.

Шаровая молния — свидетельство нашего весьма неважного знания такого, казалось бы, обыденного и уже изученного явления, как электричество. Ни одна из выдвинутых ранее гипотез пока не объяснила всех ее причуд. То, что предлагается в этой статье, может быть, даже и не гипотеза, а лишь попытка описать явление физическим способом, не прибегая к экзотике, вроде антиматерии. Первое и основное предположение: шаровая молния — это разряд обычной молнии, не достигший Земли. Точнее: шаровая и линейная молнии — это один процесс, но в двух различных режимах — быстром и медленном.
При переходе с медленного режима на быстрый процесс становится взрывным — шаровая молния переходит в линейную. Возможен и обратный переход линейной молнии в шаровую; каким-то таинственным, а может быть, случайным образом этот переход сумел осуществить талантливый физик Рихман, современник и друг Ломоносова. За свою удачу он заплатил жизнью: полученная им шаровая молния убила своего создателя.
Шаровая молния и невидимая атмосферная зарядовая трасса, связывающая ее с облаком, находятся в особом состоянии «эльмы». Эльма в отличие от плазмы — низкотемпературный электризованный воздух — устойчива, остывает и растекается очень медленно. Это объясняется свойствами пограничного слоя между эльмой и обычным воздухом. Здесь заряды существуют в виде отрицательных ионов, громоздких и малоподвижных. Расчеты показывают, что растекаются эльмы за целых 6,5 минуты, а пополняются они регулярно через каждую тридцатую долю секунды. Именно через такой интервал времени проходит электромагнитный импульс в трассе разряда, пополняющий энергией Колобок.

Поэтому длительность существования шаровой молнии в принципе неограниченна. Процесс должен прекратиться только тогда, когда будет исчерпан заряд облака, точнее, тот «эффективный заряд», который облако в состоянии передать трассе. Именно так и можно объяснить фантастическую энергию и относительную устойчивость шаровой молнии: она существует за счет притока энергии извне. Так нейтринные фантомы в фантастическом романе Лема «Солярис», обладая материальностью обычных людей и невероятной силой, могли существовать лишь при поступлении колоссальной энергии из живого Океана.
Электрическое поле в шаровой молнии по величине близко к уровню пробоя в диэлектрике, имя которому воздух. В таком поле возбуждаются оптические уровни атомов, вот почему шаровая молния светится. По идее, более частыми должны быть слабые, несветящиеся, а значит, и невидимые шаровые молнии.
Процесс в атмосфере развивается в режиме шаровой или линейной молнии в зависимости от конкретных условий в трассе. Ничего невероятного, редкого в этой двойственности нет. Вспомним обычное горение. Оно возможно в режиме медленного распространения пламени, что не исключает и режима быстро движущейся детонационной волны.

…Молния спускается с неба. Еще не ясно, какой ей быть, шаровой или обычной. Она жадно высасывает заряд из облака, соответственно уменьшается поле в трассе. Если до попадания в Землю поле в трассе упадет ниже критической величины, процесс перейдет в режим шаровой молнии, трасса станет невидимой, и мы заметим, что на Землю опускается шаровая молния.

Внешнее поле при этом много меньше собственного поля шаровой молнии и не влияет на ее движение. Именно поэтому яркая молния движется хаотично. Между вспышками шаровая молния светится слабее, ее заряд мал. Движение направляется теперь внешним полем и поэтому прямолинейно. Шаровая молния может переноситься ветром. И ясно почему. Ведь отрицательные ионы, из которых она состоит, это те же молекулы воздуха, только с прилипшими к ним электронами.

Просто объясняется отскакивание шаровой молнии от околоземного «батутного» слоя воздуха. Когда шаровая молния приближается к Земле, она индуцирует в почве заряд, начинает выделять много энергии, разогревается, расширяется и быстро поднимается под действием архимедовой силы.

Шаровая молния плюс поверхность Земли образуют электрический конденсатор. Известно, что конденсатор и диэлектрик взаимно притягиваются. Поэтому шаровая молния стремится расположиться над диэлектрическими телами, а значит, предпочитает находиться над деревянными мостками, либо над бочонком с водой. Связанное с шаровой молнией длинноволновое радиоизлучение создается всей трассой шаровой молнии.

Шипение шаровой молнии вызвано вспышками электромагнитной активности. Эти вспышки следуют с частотой около 30 герц. Порог слышимости человеческого уха — 16 герц.

Шаровая молния окружена собственным электромагнитным полем. Пролетая мимо электрической лампочки, она может индуктивно нагреть и пережечь ее спираль. Попав в проводку осветительной, радиотрансляционной или телефонной сети, она замыкает всю свою трассу на эту сеть. Поэтому во время грозы сети желательно держать заземленными, скажем, через разрядные промежутки.

Шаровая молния, «распластавшись» над бочонком с водой, вместе с зарядами, индуцированными в земле, составляет конденсатор с диэлектриком. Обычная вода — диэлектрик не идеальный, она обладает значительной электропроводностью. Внутри такого конденсатора начинает течь ток. Вода нагревается джоулевым теплом. Хорошо известен «опыт с бочонком», когда шаровая молния нагрела до кипения около 18 литров воды. По теоретической оценке, средняя мощность шаровой молнии при ее свободном парении в воздухе равна примерно 3 киловаттам.

В исключительных случаях, например в искусственных условиях, внутри шаровой молнии может возникать электрический пробой. И тогда в ней появляется плазма! Энергии при этом выделяется очень много, искусственная шаровая молния может светить ярче Солнца. Но обычно мощность шаровых молний сравнительно невелика — она находится в состоянии эльмы. По-видимому, переход искусственной шаровой молнии из состояния эльмы в состояние плазмы в принципе возможен.

Зная природу электрического Колобка, можно заставить его работать. Искусственная шаровая молния может сильно превзойти по мощности природную. Прочертив в атмосфере сфокусированным лазерным лучом ионизованный след вдоль заданной траектории, мы сможем направить шаровую молнию куда надо. Изменим теперь питающее напряжение, переведем шаровую молнию в режим линейной. Гигантские искры послушно устремятся по выбранной нами траектории, дробя скалы, валя деревья.

Над аэродромом — гроза. Аэровокзал парализован: запрещена посадка и взлет самолетов… Но вот на пульте управления грозорассеивающей системой нажата пусковая кнопка. С башни вблизи аэродрома к облакам взметнулась огненная стрела. Это поднявшаяся над башней искусственная управляемая шаровая молния перешла на режим линейной молнии и, устремившись в грозовую тучу, вошла в нее. Трасса молнии соединила тучу с Землей, и электрический заряд тучи разрядился на Землю. Процесс может быть повторен несколько раз. Грозы больше не будет, облака разрядились. Самолеты могут снова садиться и взлетать.

В Заполярье можно будет зажечь искусственное солнце. С двухсотметровой башни поднимается вверх трехсотметровая зарядовая трасса искусственной шаровой молнии. Шаровая молния включается на плазменный режим и светит ярко с полукилометровой высоты над городом.

Для хорошей освещенности в круге радиусом 5 километров достаточно шаровой молнии, излучающей мощность в несколько сот мегаватт. В искусственном плазменном режиме такая мощность — разрешимая проблема.

Электрический Колобок, столько лет уклонявшийся от близкого знакомства с учеными, не уйдет: рано или поздно его приручат, и он научится приносить людям пользу. Б. Козлов.

1. Что такое шаровая молния, до сей поры достоверно неизвестно. Физики пока еще не научились воспроизводить настоящую шаровую молнию в лабораторных условиях. Что-то конечно, получают, но вот насколько это «что-то» схоже с настоящей шаровой молнией – ученые не знают.

2. Когда отсутствуют экспериментальные данные, ученые обращаются к статистике – к наблюдениям, свидетельствам очевидцев, редким фотографиям. На самом деле редким: если в мире существует не менее ста тысяч фотографий обычной молнии, то снимков шаровой молнии гораздо меньше – всего шесть-восемь десятков.

3. Цвет шаровой молнии бывает разным: и красным, и ослепительно белым, и синим, и даже черным. Свидетели видели шаровые молнии всех оттенков зеленого и оранжевого цвета.

4. Судя по названию, все молнии должны иметь форму шара, но нет, наблюдались и грушевидные, и яйцеобразные. Особо удачливым наблюдателям являлась молния в виде конуса, кольца, цилиндра и даже в виде медузы. Кто-то видел за молнией белый хвост.

5. Согласно наблюдениям ученых и свидетельствам очевидцев шаровая молния может появиться в доме через окно, дверь, печь, даже просто возникнуть как бы из ниоткуда. А еще она может «выдуться» из электрической розетки. На открытом воздухе шаровая молния может появиться из дерева и столба, спуститься из облаков или родиться от обычной молнии.

Читать еще:  Ёрш – живец и для ухи молодец

6. Обычно шаровая молния невелика – сантиметров пятнадцать в диаметре или с футбольный мяч, но встречаются и пятиметровые гиганты. Живет шаровая молния недолго – обычно не более получаса, двигается горизонтально, иногда вращаясь, со скоростью несколько метров в секунду, иной раз зависает в воздухе неподвижно.

7. Шаровая молния светит, как стоваттная лампочка, иногда трещит или пищит и обычно наводит радиопомехи. Порою пахнет – окисью азота или адским запахом серы. Если повезет, она тихо растворится в воздухе, но чаще взрывается, разрушая и оплавляя предметы и испаряя воду.

8. «. Красно-вишнёвое пятно видно на лбу, а вышла из него громовая электрическая сила из ног в доски. Ноги и пальцы сини, башмак разорван, а не прожжён. ». Так описывал смерть своего соратника и друга Рихмана великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Он еще волновался, «чтобы сей случай не был истолкован противу приращений наук», и был прав в своих опасениях: в России временно запретили исследования электричества.

9. В 2010 году австрийские ученые Йозеф Пир и Александр Кендль из Университета Инсбрука предположили, что свидетельства о шаровых молниях можно интерпретировать как проявление фосфенов, то есть зрительных ощущений без воздействия на глаз света. Их расчеты показывают, что магнитные поля определенных молний с повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны зрительной коры. Таким образом, шаровые молнии являются галлюцинациями.
Теория была опубликована в научном журнале Physics Letters A. Теперь уже сторонники существования шаровых молний должны зарегистрировать шаровую молнию научной аппаратурой, и таким образом опровергнуть теорию австрийских ученых.

10. В 1761 году шаровая молния проникла в церковь венской академической коллегии, сорвала позолоту с карниза алтарной колонны и отложила ее на серебряной кропильнице. Людям приходится куда тяжелее: в лучшем случае шаровая молния обожжет. Но может и убить – как Георга Рихмана. Вот вам и галлюцинация!

Что делать при встрече с шаровой молнией?

Первые письменные упоминания о загадочных и таинственных огненных шарах можно найти в летописях 106 г. до н. э.: «Над Римом появились огромные огненные птицы, несущие в клювах раскалённые угли, которые, падая вниз, сжигали дома. Город полыхал…» Также было обнаружено не одно описание о шаровых молниях в Португалии и во Франции в Средние века, явление которых побудило алхимиков проводить время в поисках возможности властвовать над духами огня.

Этот удивительный шар

Шаровая молния считается особым видом молнии, который представляет собой плывущий по воздуху светящийся огненный шар (иногда имеет вид гриба, капли или груши). Размер её обычно колеблется от 10 до 20 см, а сама она бывает голубого, оранжевого или белого тонов (хотя нередко можно увидеть и другие цвета, вплоть до чёрного), цвет при этом бывает неоднородным и нередко изменяется. Люди, которые видели, как выглядит шаровая молния, говорят о том, что внутри она состоит из небольших неподвижных деталей.

Что касается температуры плазменного шара, то она до сих пор не определена: хотя по подсчётам учёных она должна составлять от 100 до 1000 градусов Цельсия, очутившиеся поблизости огненного шара люди жара от него не почувствовали. Если он неожиданно взрывается (правда, это бывает далеко не всегда), вся находящаяся неподалёку жидкость испаряется, а стекло и металл плавятся.

Был зафиксирован случай, когда плазменный шар, оказавшись в доме, попал в бочонок, где находилось шестнадцать литров только что принесённой колодезной воды. При этом он не взорвался, а вскипятив воду, исчез. После того как вода закончила кипеть, она была горячей в течение двадцати минут.

Существовать огненный шар способен довольно длительное время, а при перемещении – неожиданно поменять направление, при этом он даже может на несколько минут повиснуть в воздухе, после чего резко, на скорости от 8 до 10 м/с уйти в сторону.

Возникает шаровая молния в основном во время грозы, но также были зафиксированы неоднократные случаи её появления и в солнечную погоду. Появляется она обычно в единственном экземпляре (по крайней мере, современная наука другого не зафиксировала), и нередко самым неожиданным образом: она может спуститься с туч, появиться в воздухе или выплыть из-за столба или дереве. Для неё не составляет труда проникнуть в закрытое пространство: известны случаи её появления из розеток, телевизора и даже в кабинах пилотов.

Было зафиксировано немало случаев постоянного возникновения шаровой молнии на одном и том же месте. Так, в небольшом городке под Псковом существует Чёртова поляна, на которой из-под земли периодически выскакивает шаровая молния черного цвета (появляться здесь она стала после падения Тунгусского метеорита). Её постоянное возникновение в одном и том же месте дало возможность учёным попытаться зафиксировать это появление при помощи датчиков, правда, безуспешно: все они были расплавлены во время передвижения шаровой молнии по поляне.

Тайны шаровых молний

Учёные долгое время не допускали даже существования такого явления, как шаровая молния: сведения о её появлении относили в основном или к оптическому обману, или к галлюцинациям, что поражают сетчатку глаза после вспышки обыкновенной молнии. Тем более что свидетельства о том, как выглядит шаровая молния, во многом не совпадали, а во время её воспроизведения в лабораторных условиях удавалось получить лишь кратковременные явления.

Всё изменилось после того, как вначале XIX ст. физик Франсуа Араго опубликовал отчёт, с собранными и систематизированными свидетельствами очевидцев о явлении шаровой молнии. Хотя эти данные и сумели убедить многих учёных в существовании этого удивительного явления, скептики всё же остались. Тем более загадки шаровой молнии со временем не уменьшаются, а лишь множатся.

Прежде всего, непонятна природа появления удивительного шара, поскольку появляется он не только в грозу, но и в ясный погожий день.

Непонятен и состав вещества, которое позволяет ему проникать не только через дверные и оконные проёмы, но и через малюсенькие щели, после чего вновь принимать без ущерба для себя изначальную форму (физики этого явления разгадать на данный момент не в состоянии).

Некоторые учёные, изучая явление, выдвигали предположение, что в действительности шаровая молния являет собой газ, но в таком случае плазмовый шар под воздействием внутреннего тепла должен был бы взлетать вверх наподобие воздушного шара.

Да и природа самого излучения непонятна: откуда оно исходит – лишь с поверхности молнии, или со всего её объёма. Также перед физиками не может не возникать вопрос о том, куда пропадает энергия, что находится внутри шаровой молнии: если бы она шла лишь на излучение, шар исчезал бы не через несколько минут, а светился бы пару часов.

Несмотря на огромное количество теорий, физики до сих пор не могут дать научно обоснованного объяснения этого явления. Но, существует две противоположные версии, получившие популярность в научных кругах.

Гипотеза №1

Доминик Араго не только систематизировал данные о плазменном шаре, но и попытался объяснить, в чём состоит загадка шаровой молнии. По его версии шаровая молния — это специфическое взаимодействие азота с кислорода, во время которого выделяется энергия, создающая молнию.

Другой физик Френкель дополнил эту версию теорией о том, что плазмовый шар является вихрем шарообразной формы, состоящий из пылевых частиц с активными газами, что стали таковыми из-за полученного электрического разряда. По этой причине вихрь-шар вполне может существовать довольно продолжительное время. В пользу его версии говорит тот факт, что плазмовый шар обычно возникает в запыленном воздухе после электрического разряда, а после себя оставляет небольшой дымок со специфическим запахом.

Таким образом, эта версия говорит о том, что вся энергия плазменного шара находится внутри него, из-за чего шаровую молнию можно считать накопителем энергии.

Гипотеза №2

Академик Петр Капица с этим мнением был не согласен, поскольку утверждал, что для беспрерывного свечения молнии нужна дополнительная энергия, которая подпитывала бы шар извне. Он выдвинул версию, что явление шаровой молнии подпитывают радиоволны длиной от 35 до 70 см, возникающие в результате электромагнитных колебаний, возникающих между грозовыми тучами и земной корой.

Взрыв шаровой молнии он объяснял неожиданной остановкой подачи энергии, например, изменение частоты электромагнитных колебаний, в результате чего разреженный воздух «схлопывается».

Хотя его версия многим пришлась по душе, природа шаровой молнии версии не соответствует. На данный момент современная аппаратура ни разу не зафиксировала радиоволны нужной волны, которые появлялись бы в результате атмосферных разрядов. Кроме того, вода является почти непреодолимым препятствием для радиоволн, а потому нагреть воду, как в случае с бочонком, а тем более вскипятить её, плазменный шар не смог бы.

Также ставит гипотезу под сомнение масштаб взрыва плазменного шара: он не только способен расплавить или разнести в куски прочные и крепкие предметы, но и переломать толстые брёвна, а его ударная волна – перевернуть трактор. В то же время обыкновенное «схлопывание» разреженного воздуха проделать все эти трюки не способно, а его эффект подобен лопнувшему воздушному шару.

Что делать, встретив шаровую молнию

Что бы ни было причиной возникновения удивительного плазменного шара, нужно учитывать, что столкновение с ней чрезвычайно опасно, поскольку если переполненный электричеством шар дотронется до живого существа, вполне может убить, а если взорвётся – разнести всё вокруг.

Увидев огненный шар дома или на улице, главное, не впадать в панику, не делать резких движений и не бежать: шаровая молния чрезвычайно чувствительна к любым завихрениям воздуха и вполне может последовать за ним.

Нужно неторопливо, спокойно свернуть с пути движения шара, пытаясь держаться как можно дальше от него, но ни в коем случае не поворачиваться спиной. Если шаровая молния оказалась в помещении, нужно подойти к окну и открыть форточку: вслед за движением воздуха молния, скорее всего, вылетит наружу.

Также категорически нельзя ничего бросать в плазменный шар: это вполне может привести ко взрыву, и тогда травмы, ожоги, а в некоторых случаях даже остановка сердца неотвратимы. Если так получилось, что человек не сумел уйти с траектории движения шара, и тот задел его, вызвав потерю сознания, потерпевшего нужно перенести в проветриваемую комнату, тепло закутать, сделать искусственное дыхание и, естественно, сразу же позвонить в скорую помощь.

Источники:

http://postnauka.ru/longreads/78162
http://zen.yandex.ru/media/id/5b96357d5960b700aa6863c6/5c7701528cbda400c2d14f61
http://tainaprirody.ru/atmosfera/sharovaya-molniya
http://fishki.net/2651728-sharovaja-molnija-samoe-tainstvennoe-prirodnoe-javlenie.html
http://awesomeworld.ru/prirodnye-yavleniya/sharovaya-molniya.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Наш сайт использует файлы cookies, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Продолжая работу с сайтом, вы соглашаетесь с использованием нами cookies и политикой конфиденциальности.

Принять
Adblock
detector