Время существования шаровой молнии

Шаровая молния – что это, описание, когда появляется, опасности, виды, фото и видео — «Как и Почему»

Вопросы существования шаровой молнии — святящегося электрического шара, парящего над землей — долгие века беспокоили ученых, создавая вокруг себя огромный пласт мифов и легенд. Это мистическое природное явление, которое также может называться “земной молнией”, обычно появляется во время грозы в виде сферы, дрейфующей над землей — цветовая гамма этих объектов варьируется от оранжевого до желтого. Длится явление, как правило, недолго — всего пару секунд, но сопровождается шипением и резким запахом.

Молния, как таковое явление — это электрический разряд, вызванный положительным и отрицательным дисбалансом внутри самих облаков или между грозовыми тучами и землей. Молниеносная вспышка может нагревать воздух вокруг нее до температуры, в пять раз превышающей солнечную. Высокая температура заставляет окружающий воздух быстро расширяться и вибрировать, отсюда появляется и гром.

Что такое шаровая молния?

Шаровая молния — это светящийся сферический сгусток электрического тока. Даже если она существует, а некоторые ученые в этом сомневаются, то встречается очень редко. Однако о проделках шаровых молний известно немало удивительных историй.

Как выглядит шаровая молния?

Описания шаровых молний сильно отличаются друг от друга, поэтому не представляется возможным точно ответить на поставленный вопрос. Так, некоторые очевидцы описывали их движущимися вверх и вниз, другие — в сторону, третьи — по непредсказуемой траектории, четвертые — находились в статическом положении, пятые — против ветра. Еще были заявления, что шаровые молнии могли без какого-либо воздействия отталкиваться от людей, автомобилей или зданий; другие же заявляют, что это явление наоборот притягивается окружающими объектами.

Некоторые очевидцы утверждают, что шаровые молнии способны проходить сквозь твердые объекты — металлы, деревья без какого-либо эффекта; другие говорят, что при контакте с “огненным шаром” вещества взрываются, плавятся или другим образом уничтожаются. Были свидетельства возникновении молний вблизи линий электропередач, на разной высоте, в грозу и в спокойную погоду.

Очевидцы придавали явлению множество разных видов — прозрачная, полупрозрачная, многоцветная, равномерно освещенная, излучающая пламя, нити или искры; а ее формы варьируются не меньше — сферы, овалы, капли, стержни или диски. Некоторые же часто путают шаровую молнию с Огнями Святого Эльма, но нужно понимать, что это два различных природных явления.

Сообщалось, что шары исчезали различными образами — испарялись, резко исчезали, постепенно рассеивались, поглощались близлежащими предметами, трещали, громко взрывались или даже наносили повреждения всему вокруг. Опасность для людей также сильно отличается от свидетеля к свидетелю — некоторые говорят о полной безвредности, другие пугают смертельной опасностью.

В 1972 году была предпринята попытка проанализировать все доступные сведения, о шаровой молнии, и создать наиболее верный образ этой загадки природы. Получилось, что огненная сфера обладает следующими свойствами:

  • появляется практически одновременно с грозовым разрядом;
  • обычно имеет сферическую или грушевидную форму;
  • диаметр варьируется от 1 до 100 см;
  • яркость примерно такая же, как и у обычной настольной лампы;
  • имеется широкий спектр возможных цветов, наиболее распространенными являются красный, оранжевый и желтый;
  • продолжительность “жизни” от 1 секунды до целой минуты. Яркость сохраняется на протяжении всего явления;
  • обычно двигается, но в основном горизонтально со скоростью несколько метров в секунду.
  • иногда могут двигаться вертикально или же просто стоять на месте;
  • могут совершать вращательные движения;
  • некоторые свидетели сообщали об ощущении жара, находясь вблизи с молнией;
  • стремятся к металлам;
  • могут появляться в зданиях, проходя через двери и окна;
  • некоторые появлялись в металлических самолетах не нанося никакого ущерба;
  • исчезновение может происходить как со взрывом, так и в виде бесшумного испарения;
    часто сообщается о запахах — озона, серы или оксида азота.

Виды шаровой молнии

На основании рассказов очевидцев выделяют два типа шаровых молний. Первый — это молния красного цвета, спускающаяся с облака. Когда такой небесный гостинец коснется какого – нибудь предмета на земле, например дерева, он взрывается.

Интересно: шаровая молния размером может быть с футбольный мяч, она умеет угрожающе шипеть и жужжать.

Другой тип шаровой молнии долго путешествует вдоль земной поверхности и светится ярким белым светом. Шар притягивается к хорошим проводникам электричества и может коснуться чего угодно — земли, линии электропередачи или человека.

Свидетельства очевидцев

Наблюдения шаровой молнии уходят далеко в дебри человеческой истории. Было зарегистрировано множество свидетельств очевидцев, наблюдавших столь редкое и удивительное природное явление. Но даже несмотря на большое количество показаний очевидцев, вплоть до 2010 года теория о существовании шаровой молнии была под большим вопросом.

И пока ученый мир находится в неведении и полемике, предлагая аж более 400 различных теорий, вы можете сами для себя сделать вывод о реальности шаровой молнии, прочитав историю зарегистрированных свидетельств очевидцев этой загадки природы.

Гроза в Уидеком-ин-те-Мур

Одно из самых первых свидетельств рассказывает о “Великой Грозе”, произошедшей в церкви Уидеком-ин-те-Мур в городе Девон, Англия, 21 октября 1638 года. Во время сильного шторма в помещение церкви влетел огромный светящийся шар, почти полностью уничтожив ее. Каменные элементы и огромный деревянные балки были отброшены на много метров в разные стороны. Очевидцы заявляли, что молний крушила все на своем пути — скамьи и стекла — она наполнила всю церковь сернистым запахом и темным густым дымом.

Пострадавшие рассказывали о том, что загадочный шар в какой-то момент разделился на две части — одна из них вышла в окно, разбив его, а другая — испарилась в самой церкви.

Очевидцы — из-за запаха серы и разрушительной мощи явления — сошлись во мнении, что это был сам дьявол, обрушивший божий гнев на людей. Считалось, что во всем виноваты два прихожанина, решивший во время проповеди поиграть в карты.

Эбенезер Кобхам Брюер

Эбенезер Кобхам Брюер, английский писатель, в 1864 году в своей книге “Руководство по научному познанию вещей” рассуждает про шаровую молнию. Там он описывает это явление, как медленно движущиеся шары огня и газа, которые могут падать на землю или быстро перемещаться по ней во время грозы. Писатель рассказывал о том, что шары могут взорваться “как пушка”.

Вильфрид де Фонвиель

В своей книге “Гром и молния” французский писатель Вильфрид де Фонвиель утверждает, что было зарегистрировано более 150 сообщений о шаровых молниях.

Это, наверное, самые знаменитые случаи в истории, но было и множество других.

30 апреля 1877 года шаровая молния влетела в Золотой Храм в Амритсаре, Индия, и вылетела через боковую дверь. Несколько человек стали свидетелями этого явления, а инцидент записан на передней стене Даршани Деодхи;

Пилоты во Второй мировой войны описывали необычное явление, для которого в качестве объяснения была предложена версия шаровой молнии. Они видели маленькие шарики света, движущиеся по странным траекториям, которые стали называть истребителями фу (foo fighters).

В 2005 году произошел случай в небе над Гернси, когда в самолет ударила молния. Свидетели этого события заявляли, что видели шаровые молнии.

15 декабря 2014 года во время рейса BE-6780 на территории Великобритании пассажиры наблюдали шаровую молнию в передней части салона незадолго до попадания молнии в самолет.

Как образуется шаровая молния?

Зрительной галлюцинация

В 2010 году ученые из австрийского Университета Инсбрук опубликовали свою гипотезу, которая впервые попала под критерии Поппера (то есть это первая гипотеза, которая может считаться научной). Специалисты посчитали, что явление шаровой молнии является не природной аномалией, а лишь фосфеном (то есть зрительной галлюцинацией, которая возникает без прямого воздействия света на рецепторы глаза, вызывая у наблюдаемого образы светящихся точек и фигур, которые появляются в темноте).

Пир и Кендель предполагают, что изменяющиеся условия окружающей среды, возникающие при ударах молний, влияют на зрительные нервы людей таким образом, что им кажется, что они видят шаровые молнии. Подобный эффект может быть вызван даже на расстоянии 100 метров от непосредственной точки удара молнии.

На протяжении двух лет эта теория считался основной, и ученому миру казалось, что вопрос решен, но вот в 2012 в районе Тибетского плато произошло нечто, вернувшее шаровую молнию на повестку дня. Китайские метеорологи, установившие спектрометры для наблюдений за обычными молниями, смогли зафиксировать свечение шаровой молнии. Оно длилось ровно 1,64 секунды, а специалистам удалось зарегистрировать ее подробные спектры. Они сильно отличаются от обычных молний, в которых присутствуют линии ионизированного азота, тогда как у шаровой молнии было железо, кремний и кальция, содержащиеся в почве.

Таким образом можно сделать вывод, что гипотеза австрийских ученых не является исчерпывающей. Но до сих пор не существует ни одной неопровержимой теории о том, почему возникает подобная аномалия. И множество экспертов вообще сомневается в ее существовании.

Химических реакция

Китайские метеорологи из Ланьчжоу, которые в 2012 году зафиксировали шаровую молнию, опубликовали свою гипотезу возникновения шаровой молнии. Так они предположили, что аномалия возникает из-за определенных химических реакций между кислородом и элементами, которые испаряются из почвы при ударе молнии. Этот ионизированный воздух, или же плазма, также могут вызывать и другой эффект, который называется Огнями Святого Эльма (они представляют собой стационарное свечение, часто возникающее на концах мачт кораблей. Его иногда путают с шаровой молнией).

Но это не стало единственной теорией, которую опубликовали в 2012 году. Тогда же было сделано еще одно предположение, в соответствии с которым стекло может стать источником возникновения шаровой молнии. Так специалисты предполагают, что ионы из атмосферы могут скапливаться на поверхности стекла, а при достаточной их концентрации генерируется разряд, который и становится шаровой молнией. Через четыре года после этих двух исследования появилась статья, где сообщалось, что микроволновое излучение, возникающее из-за удара молнии, может “капсулироваться” в некоем шаре из плазмы — это и есть шаровая молния.

Другие ученые строят свои догадки вокруг землетрясений. Они заявляют, что на территориях, где происходит землетрясение могут возникать подобия шаровых молний, которые могут выглядеть по-разному — голубоватыми шарами пламени, летающих примерно на уровне лодыжек или же резкие ярки вспышки света, которые можно спутать с молнией, возникающей из земли, а не из туч, а также могут возникать и плавающие шары.

Это происходит — согласно исследованию, опубликованному сейсмологами в 2014 году — из-за того, что некоторые породы при определенных реакциях способы выделять электричество, поэтому когда сейсмическая волна проходит по этой территории, она может вызывать подобные реакции.

Микроволновые лучи

Но ученые пытались не только анализировать свидетельства, пришедшие из прошлого, но и в лабораторных условиях старались воссоздать это загадочное явление. Так израильские специалисты из университета в Тель-Авиве смогли вызывать свою версию шаровой молнии, используя микроволновые лучи. В совсем недавнем же эксперименте, проведенном в 2018 году, квантовые физики решили создать шаровую молнию, используя синтетически связанное магнитное поле.

Но это далеко не все теории появления шаровой молнии, а лишь самые последние из них. Ученые продолжают ломать головы над столь неуловимым явлением, которое не факт, что даже существует.

Лабораторные эксперименты

Ученые давно пытались воссоздать шаровую молнию в лабораторных условиях. Хотя некоторые эксперименты и давали эффекты, которые визуально похожи на свидетельства о естественной шаровой молнии, но еще не было подтверждено, есть ли между ними какая-либо связь.

По сообщениям, Никола Тесла мог искусственно создавать небольшие светящиеся шарики, диаметром равным 30-40 мм, а также проводил некоторые демонстрации своих умений. Но это было лишь хобби для великого ученого, поэтому никаких записей или объяснений он не оставил. Его больше интересовали более высокие напряжения и мощности, а также дистанционная передача энергии, поэтому изготовленные им шарики были просто проявлением любопытства.

Международный комитет по шаровой молнии (ICBL) регулярно проводил симпозиумы на эту тему. Группа использует общее название «Нетрадиционная плазма». Последний симпозиум ICBL предварительно был запланирован на июль 2012 года в Сан-Маркосе, штат Техас, но был отменен из-за отсутствия представленных тезисов.

Управляемые микроволны

У. Х. Отсуки и Х. Офурутон описывали эксперимент по созданию “плазменных огненных шаров” с помощью использования микроволновых помех в заполненной воздухом цилиндрической емкости, питаемой прямоугольным волноводом с использованием микроволнового генератора мощностью 2,45 ГГц, 5 кВт (максимальная мощность).

Эксперименты с водой

Некоторые научные группы, в том числе Институт Макса Планка, по сообщениям, произвели эффект, напоминающий шаровые молнии, опустив высоковольтный конденсатор в резервуар с водой.

Домашние эксперименты с микроволновкой

Можно создать светящиеся шарики, которые часто называются плазменными шариками, поместив в микроволновую печь только что потухшую спичку или другой сгоревший небольшой предмет. Опаленная часть начнет вспыхивать в виде большого огненного шара, а “плазменные шары” начнут появляться у потолка камеры печи.

Некоторые экспериментаторы рекомендуют накрывать объекты, дабы не повредить микроволновку. Однако стеклянная банка, к примеру, в конечном итоге взрывается, а не просто вызывает обугливание краски или плавление металла, как это происходит внутри микроволновой печи. Поэтому повторять такие эксперименты дома не стоит!

Эксперименты с кремнием

Ученые в 2007 году решили попробовать использовать электрические пластины, которые способны испарять кремний и вызывать окисление в парах. Визуальный эффект можно описать как маленькие светящиеся, сверкающие шары, которые вращаются вокруг поверхности. Эти эксперименты основывались на теории, что шаровая молния на самом деле является окисленным паром кремния.

Трудности изучения шаровой молнии

Ученые мало знают о шаровых молниях, потому что их очень трудно изучать. Во – первых, надо угадать, где молния появится, а это практически невозможно. Затем надо заснять на фотопленку или на видеокассету светящийся шар, а это весьма сложно, потому что не успеете вы нажать на кнопку видеокамеры, как светящееся явление уже исчезнет.

Так что единственное, на чем основываются ученые в своих рассуждениях — это на рассказах людей, которые были очевидцами этого явления. Объективных свидетельств реальности шаровой молнии мало, поэтому многие ученые сомневаются в самом факте ее существования. А те, которые не сомневаются, затрудняются объяснить ее природу. Главный вопрос заключается в том, почему шаровая молния существует так долго. Вспышка обычной молнии продолжается неуловимое мгновение, она происходит в тот момент, когда отрицательно заряженные частицы облака встречаются с положительно заряженными частицами, поднимающимися с земли.

Интересно: шаровая молния — маленькая копия грозовой тучи, которая возникает при вспышке обычной молнии.

Время существования шаровой молнии

Шаровая молния существует от нескольких секунд до нескольких минут. Как это получается? Одна из теории утверждает, что шар — маленькая копия грозовой тучи. Вот как это, возможно, происходит. В воздухе постоянно находятся мельчайшие пылинки. Молния может сообщить электрический заряд пылинкам в определенном участке воздуха. Одни пылинки заряжаются положительно, другие — отрицательно. В дальнейшем световом представлении длительностью до многих секунд миллионы мелких молний соединяют разноименно заряженные пылинки, создавая в воздухе образ сверкающего огненного шара.

Как себя вести при встрече с шаровой молнией?

Никаких конкретных советов по защите себя от шаровой молнии не может быть дано в связи с тем, что явление мало изучено и не имеет никаких конкретных характеристик и закономерностей. Но если сделать предположение, что шаровая молния является просто необычной формой типичной молнии, то и защита должна быть такая же, как и во время грозы.

Хоть вероятность попадания молнии в человека равняется примерно 1 к 1 000 000, некоторые факторы могут все же немного сократить это соотношение. Поэтому стоит знать их, чтобы избегать. Чаще всего молния поражает людей работающих или отдыхающих на улице. Последствия ударов молнии серьезны. Молния является одной из основных причин смертельных случаев, связанных с погодой.

Читайте:  Насекомые как способ уничтожения тли и кто ещ ест паразита Эффективные правила борьбы

От рисков можно защититься даже находясь на улице:

  • Если прогноз погоды предупреждает о грозе, лучше отложить поездку;
  • Если услышали раскаты грома — идите в помещение;
  • Не забывайте про правило 30-30: когда прозвучал гром, начните считать, если следующий раскат произойдет до того, как вы успели досчитать до 30, то не выходите из помещения в течение 30 минут;
  • Если помещения поблизости отсутствуют, то присядьте максимально низко так, чтобы как можно можно меньший участок тела соприкасался с землей;
  • Держитесь подальше от деревьев, бетонных дорог или стен.

В помещение тоже стоит быть внимательным, так как 1/3 травм, вызванных ударом молнии, происходит как раз в здании:

  • Избегайте воды во время грозы — разряд может пройти через трубы;
  • Избегайте любого электрического оборудования;
  • Избегайте использования телефонов;
  • Избегайте бетонных поверхностей.

Хоть вероятность того, что молния попадет в вас невероятно мала, все же стоит предпринимать попытки максимально сокращать риски. Берегите свое здоровье!

Источник



Самое таинственное природное явление. Откуда берется шаровая молния и чем она опасна?

Ученым из США и Финляндии удалось создать шаровую молнию в лаборатории. Рассказываем, как они создали светящийся шар энергии, как он устроен и опасна ли шаровая молния.

Что такое шаровая молния?

Шаровая молния — это природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование. Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено; также существуют научные теории, которые сводят феномен к галлюцинациям.

Существует множество гипотез, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остается открытым.

Широко распространено мнение, что шаровая молния — явление электрического происхождения естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию, существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории.

По свидетельствам очевидцев, шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую (но не обязательно) наряду с обычными молниями. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб).

Шаровая молния на гравюре XIX века

Сомнения по поводу существования шаровой молнии

Вплоть до 2010 года вопрос существования шаровых молний был принципиально опровержимым. Так, в предисловии к бюллетеню Комиссии РАН по борьбе со лженаукой «В защиту науки», № 5, 2009 использовались формулировки: «конечно, в шаровой молнии до сих пор много неясного: не желает она залетать в лаборатории ученых, оснащенные подобающими приборами».

Теория происхождения шаровой молнии, отвечающая критерию Поппера, была разработана в 2010 году австрийскими учеными Джозефом Пиром (Joseph Peer) и Александром Кендлем (Alexander Kendl) из Университета Инсбрука. Они опубликовали в научном журнале Physics Letters A предположение, что свидетельства о шаровых молниях можно понимать как проявление фосфенов — зрительных ощущений без воздействия на глаз света, то есть шаровые молнии являются галлюцинациями.

Их расчеты показывают, что магнитные поля определенных молний с повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны зрительной коры, которые и кажутся человеку шаровой молнией. Фосфены могут проявиться у людей, находящихся на расстоянии до 100 метров от удара молнии.

23 июля 2012 года на Тибетском плато шаровая молния попала в поле зрения двух бесщелевых спектрометров, с помощью которых китайские ученые изучали спектры обычных молний. В итоге были зафиксированы 1,64 секунды свечения шаровой молнии и ее подробные спектры.

В отличие от спектра обычной молнии, в котором в основном присутствуют линии ионизированного азота, спектр шаровой молнии наполнен линиями железа, кремния и кальция, которые являются основными составляющими веществами почвы.

Данное приборное наблюдение, вероятно, означает, что гипотеза фосфенов не является исчерпывающей.

История наблюдений за шаровой молнией

В первой половине XIX века французский физик, астроном и естествоиспытатель Франсуа Араго, возможно, первым в истории цивилизации произвел сбор и систематизировал все известные на то время свидетельства появления шаровой молнии. В его книге было описано 30 случаев наблюдения шаровых молний.

Статистика небольшая, и неудивительно, что многие физики XIX века, включая Кельвина и Фарадея, при своей жизни были склонны считать, что это либо оптическая иллюзия, либо явление совершенно иной, неэлектрической природы. Однако количество случаев, подробность описания явления и достоверность свидетельств возрастали, что привлекло внимание ученых, в том числе известных физиков.

Большой вклад в работу по наблюдению и описанию шаровой молнии внес советский ученый И. П. Стаханов, который вместе с С. Л. Лопатниковым в журнале «Знание — сила» в 1970-х годах опубликовал статью о шаровых молниях. В конце этой статьи он приложил анкету и попросил очевидцев прислать ему свои подробные воспоминания этого явления.

В результате он накопил обширную статистику — более тысячи случаев, что позволило ему обобщить некоторые свойства шаровой молнии и предложить свою теоретическую модель шаровой молнии.

Современные свидетельства

  • Во время Второй мировой войны пилоты сообщали о странных явлениях, которые могут быть истолкованы как шаровая молния. Они видели маленькие шары, двигающиеся по необычной траектории. Эти явления стали называть foo fighters или некие истребители.
  • Подводники многократно и последовательно сообщали о маленьких шаровых молниях, возникающих в замкнутом пространстве подводной лодки. Они появлялись при включении, выключении или неверном включении батареи аккумуляторов, либо в случае отключения, или неверного подключения высокоиндуктивных электромоторов. Попытки воспроизвести явление, используя запасную батарею подводной лодки, оканчивались неудачами и взрывом.
  • 6 августа 1944 года в шведском городе Уппсала шаровая молния прошла сквозь закрытое окно, оставив за собой круглую дырку около 5 см в диаметре. Явление не только наблюдали местные жители, но и также сработала система слежения за разрядами молнии Уппсальского университета, которая находится на отделении изучения электричества и молнии.
  • В 2008 году в Казани шаровая молния залетела в окно троллейбуса. Кондуктор — Ляля Хайбуллина с помощью валидатора отбросила её в конец салона, где не было пассажиров и через несколько секунд произошёл взрыв. В салоне находилось 20 человек, никто не пострадал. Троллейбус вышел из строя, валидатор нагрелся и побелел, но остался в рабочем состоянии.
  • 10 июля 2011 года в чешском городе Либерец шаровая молния появилась в диспетчерском здании городских аварийных служб. Шар с двухметровым хвостом подпрыгнул к потолку прямо из окна, упал на пол, снова подпрыгнул к потолку, пролетел 2-3 метра, а затем упал на пол и исчез. Это испугало сотрудников, которые почувствовали запах горелой проводки, и посчитали, что начался пожар. Все компьютеры зависли (но не сломались), коммуникационное оборудование выбыло из строя на ночь, пока его не починили. Кроме того, был уничтожен один монитор.

Исторические попытки воспроизвести шаровую молнию искусственно

Было сделано несколько заявлений о получении шаровой молнии в лабораториях, но в основном к этим заявлениям сложилось скептическое отношение в академической среде. Остается открытым вопрос: «Действительно ли наблюдаемые в лабораторных условиях явления тождественны природному явлению шаровой молнии»?

  • Первыми опытами и заявлениями можно считать работы Теслы в конце XIX века. В своей краткой заметке он сообщает, что при определенных условиях, зажигая газовый разряд, он, после выключения напряжения, наблюдал сферический светящийся разряд диаметром 2-6 см. Однако Тесла не сообщал подробности своего опыта, так что воспроизвести эту установку затруднительно. Очевидцы утверждали, что Тесла мог делать шаровые молнии на несколько минут, при этом он их брал в руки, клал в коробку, накрывал крышкой, опять доставал.
  • Первые подробные исследования светящегося безэлектродного разряда были проведены только в 1942 году советским электротехником Бабатом: ему удалось на несколько секунд получить сферический газовый разряд внутри камеры с низким давлением.
  • Капица смог получить сферический газовый разряд при атмосферном давлении в гелиевой среде. Добавки различных органических соединений меняли яркость и цвет свечения.
  • В литературе описана схема установки, на которой авторы воспроизводимо получали некие плазмоиды со временем жизни до 1 секунды, похожие на «природную» шаровую молнию.
  • Науер в 1953 и 1956 годах сообщал о получении светящихся объектов, наблюдаемые свойства которых полностью совпадают со свойствами световых пузырей.

Современное воспроизведение шаровой молнии

В середине февраля команда финских и американских специалистов заявила, что создала в лаборатории квантовый магнитный вихрь, который имел те же свойства, что и шаровая молния.

Команда использовала два противоположно направленных потока электрического тока, в результате чего образовался синтетический электромагнитный узел шаровой формы, который и в самом деле подходит под описания шаровой молнии.

Микко Меттенен из университета Аалто в Хельсинки полагает, что шаровые молнии носят не только электрическую, но и квантовую природу. Их эксперимент стал возможен благодаря изучению скирмионов — квантовых квазичастиц, математическая модель которых отражает реальное (а не схематическое) поведение протонов и нейтронов в атоме.

Согласно словам Меттенена, скирмионы они обладают необычными свойствами, так как их «иголки» заряжены положительно, а «туловище» — отрицательно.

Благодаря этому «квантовые ежи» отличаются высокой стабильностью — возможно, именно они будут использованы в качестве ячеек памяти в компьютерах будущих поколений.

Шаровая молния опасна?

Что бы ни было причиной возникновения шаровой молнии, нужно учитывать, что столкновение с ней потенциально опасно. Если переполненный электричеством шар дотронется до живого существа, он вполне может убить.

По свидетельствам очевидцев, важно не делать резких движений и не бежать: шаровая молния чрезвычайно чувствительна к любым завихрениям воздуха и вполне может последовать за ним.

Нужно 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 медленно подойти к окну и медленными движениями 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.

Отметим, что эти рекомендации являются частными, так как в данный момент не существует строгого алгоритма действий при встрече с шаровой молнией. Тут собраны общие и самые популярные советы.

Источник

Шаровая молния — что это: миф или реальность?

На сегодняшний день нам известно множество явлений, будоражащих воображение. С какими-то из них мы сталкиваемся в повседневной жизни: солнечный свет, дождь, ветер — а другие можно увидеть раз в несколько десятилетий: падение астероида, мегацунами.

Ключевое место среди них занимают природные катаклизмы, которые мы привыкли доказывать и объяснять с точки зрения физических законов: почему разрушается озоновый слой, как возникают ураганы и смерчи, какова вероятность глобального потепления или нового ледникового периода.

Однако одним из наиболее обсуждаемых и интересных явлений стала молния, в особенности это касается её гипотетической разновидности — шаровой молнии. Так существует ли она на самом деле? В чём заключается её отличие от линейной молнии? И как вести себя в случае надвигающейся угрозы?

Что такое молния: как образуется природное явление?

Каждую секунду в Землю ударяют около пятидесяти молний. Каждый разряд производит электрический ток, измеряемый десятками тысяч ампер, и мощность, достигающую тераватта, — это практически в два раза больше мощности, чем потребляют Соединённые Штаты Америки. Температура вокруг разряда превышает тридцать тысяч градусов по шкале Цельсия, а воздух расширяется со сверхзвуковой скоростью, создавая раскат грома, знаменующего скорую грозу.

Мы вряд ли задумываемся об этом, когда видим в небе электрическую вспышку, именуемую молнией, не так ли?

Молния — внезапный электрический разряд от грозового облака до земли или до другого грозового облака, носящего противоположный заряд.

Молния возникает, когда в нижней части облака накапливается большое количество отрицательного заряда и между ней и землей возникает разность потенциалов (напряжение) в несколько миллионов вольт. Считается, что это происходит из-за кристаллов льда. Они собирают положительные заряды, а затем внутренним вихревым течением поднимаются в верхнюю часть облака.

Более тяжёлые частицы льда и воды оседают на его дне, неся отрицательные заряды. Этот процесс разделения формирует сильный отрицательный электрический заряд в нижней части облака. По мере того, как он растет, он притягивает положительные заряды, заставляя равные противоположные заряды собираться на земле.

Электрическое сопротивление находящегося между ними воздуха не позволяет зарядам сблизиться и уравновесить друг друга до тех пор, пока оно не будет преодолено мощным разрядом.

Схема образования наземной молнии

Схема образования наземной молнии. Источник: kipmu.ru.

Как обойти электрическое сопротивление?

Электрическое сопротивление преодолевается благодаря явлению, называемому ионизацией.

Ионизация — процесс, при котором электрические силы отрывают электроны от их атомов, превращая воздух в проводник.

Из нижней части грозового облака к земле проскальзывают лидеры отрицательно ионизированного воздуха.

Лидер — этап развития некоторых типов электрических разрядов.

В то же время на земле гроза выбивает из атомов электроны, создавая положительно заряженные ионы, которые стремятся вверх.

Когда лидеры отрицательно ионизированного воздуха и положительно ионизированного встречаются, возникает электрический ток — и бьет молния.

Шаровая молния с точки зрения физики

Если разряды линейной молнии стали для нас привычным явлением, которое можно объяснить с научной точки зрения, что представляет собой один из её гипотетических видов?

Шаровая молния — гипотетическая разновидность молнии, выглядящая как светящийся плазматический шар, парящий в воздухе.

За все время накопилось более 10 000 свидетельств очевидцев, которые утверждали о том, что наблюдали данное природное явление. Однако правдивость этих показаний зачастую подвергается сомнению, так как в прошлом множество известных нам процессов трактовалось совсем по-другому.

Шаровая молния: как возникает

На французской иллюстрации изображена шаровая молния, проникающая в комнату через окно. Явление шаровой молнии неоднократно фиксировалось в истории.

Краткая историческая справка: эволюция представлений о шаровой молнии

Одним из первых свидетельств, подтверждённых многими очевидцами, стал случай, произошедший 21 октября 1638 года в деревне Уидеком-ин-те-Мур в Великобритании. Тогда раскаленный огненный шар влетел в церковь, разрушив несколько балок, сломав скамейки и разбив несколько окон, а после разделился на две части. Одна из них вылетела наружу, а другая пропала внутри. Наблюдатели истолковали явление как «пришествие дьявола» и обвинили в случившемся людей, которые играли в карты во время проповеди.

Великая гроза: шаровая молния в Англии

Башня церкви св. Панкратия, поврежденная шаровой молнией в Уидеком-ин-те-Муре. Фото 1983 года.

Описать явление шаровой молнии попытался Вильфрид де Фонвьюэль в своей книге «Молния и свечение», в которой описано более ста случаев появления этого природного явления.

Объяснением, как выглядит и образуется шаровая молния, занялся Франсуа Араго в своей книге «Гром и молния». Однако исследование проводилось не по горячим следам, да и наблюдения были сделаны людьми, не имеющими отношения к науке.

Наибольшие успехи в изучении шаровой молнии были достигнуты в конце девятнадцатого и в двадцатом веках, когда четвертое состояние вещества — плазма — было открыто Уильямом Круксом и было доказано, что атом делим. Тогда начали появляться наиболее признанные гипотезы.

Как образуется шаровая молния

Серия изображений, показывающих создание подобия шарообразной молнии в лаборатории. Изображения: BBC.

Гипотезы возникновения и происхождения шаровой молнии.

Существует множество различных гипотез о шаровых молниях: от теорий, частично доказанных в лабораторных условиях — до заявлений уфологов о том, что шаровые молний на Землю присылают инопланетные цивилизации. Однако некоторые из них обладают наибольшим авторитетом среди научного сообщества. Рассмотрим:

  • Гипотеза П.Л. Капицы, согласно которой возникновение шаровой молнии и некоторые свойства объясняются появлением стоячей электромагнитной волны (явление интерференции, при котором перенос энергии ослаблен или отсутствует) в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью. Стоячая волна подпитывает молнию энергией.
  • Гипотеза Б.М. Смирнова, где ядро шаровой молнии представлено в виде ячеистой структуры, обладающей прочным плазматическим каркасом, за которым скрывается весь запас энергии.
  • В другой теории шаровая молния состоит из положительных и отрицательных ионов воздуха, образовавшихся после разряда линейной молнии. Под воздействием электрических сил они соединяются в шар.
  • Шаровая молния также рассматривается как ридберговское вещество (вещество, состоящее из водородоподобных атомов, у которых электрон находится в возбуждённом состоянии).
  • Теория Абрахамсона и Денниса, согласно которой при ударе молнии в почву температура почвы повышается и начинается процесс испарения элементов, содержащихся в ней. Образовавшийся газ собирается в шар.
Читайте:  Человек и его общение с природой

Именно теория Абрахамсона и Денниса нашла подтверждение в ходе недавнего наблюдения.

Научное открытие или заблуждение?

Группа китайских ученых под руководством профессора Цен Цзянь Юна проводила исследования в высокогорных районах Тибета при помощи видеокамер и спектрографов.

Спектрограф — прибор, в котором приёмник излучения одновременно регистрирует весь возможный электромагнитный спектр.

Во время грозы им удалось зафиксировать шаровую молнию и основной химический состав: кремний, железо, кальций — подтвердив тем самым гипотезу Абрахамсона и Денниса об испарении элементов из почвы. Ударная волна в данном случае отправляет образовавшийся газ в воздух, формируя шар.

Спектр шаровой молнии

Спектр шаровой молнии, зарегистрированный китайскими учеными в 2014 году.

Исследователи посчитали, что ответ на вопрос, почему возникает шаровая молния, был найден. Однако с их выводом были согласны не все. Например, авторитетный журнал «Nature» отказался от публикации статьи. Многие ученые также выразили своё несогласие, предположив, что «шаровая молния» могла оказаться дуговым разрядом линейной молнии, который двигался вдоль линии электропередач.

Реальное фото шаровой молнии

Фото, на которое попала шаровая молния. Ее место отмечено постфактум в дневное время суток, поскольку наблюдения велись ночью. Вывод из наблюдений: когда возник спектр плазменного канала шаровой молнии (наряду со спектром линейной молнии), спустя 20 мс спектр линейной молнии исчез, а спектр шаровой – остался.

Сейчас учёные продолжают исследовать вопрос о структуре шаровых молний, чтобы дать на него ответ. Возможно, этот ответ появится в ближайшее десятилетие, а пока что важно изучать имеющиеся данные.

Шаровая молния — FAQ

Это была информация о шаровых молниях, известная на данный момент. Однако осталось несколько интересных вопросов:

В 2007 году это доказал житель Пенсильвании Дон Фрик, которого ударило молнией два раза с промежутком в двадцать семь лет. Он остался жив.

Средняя вероятность получить за жизнь хотя бы один удар молнией примерно равна 1 к 3000. По статистике, от ударов молнии в четыре раза чаще страдают мужчины, чем женщины.

Поведение шаровых молний непредсказуемо. Если раньше считалось, что шаровые молнии появляются в сопровождении линейных молний, то сейчас известно, что они могут появиться в любую погоду. Также предполагалось, что молнии появляются у мест высокого напряжения и с сильным магнитным полем, но были зафиксированы другие случаи.

Самое главное — не поддаваться панике и не совершать необдуманных поступков. Ни в коем случае нельзя делать резких движений: шаровые молнии чувствительны к потокам воздуха. Если молния оказалось в квартире, то отойдите к окну и откройте его, возможно, она вылетит наружу. Не трогайте и не бросайте ничего в молнию, так как это может спровоцировать взрыв.

Ответ на этот вопрос доподлинно неизвестен, однако есть множество косвенных доказательств. Мысленный эксперимент описал М.И. Зеликин:

«Представим себе ионную плазму, образующую положительно заряженный шар. Пусть вокруг этого шара имеется сферический слой отрицательно заряженной плазмы и пусть, наконец, в этом слое имеет место сверхпроводимость. Электроны, летящие в направлениях, касательных к сфере, отклоняются внутренним положительным зарядом и движутся, оставаясь всё время на сфере. Сверхпроводимость означает, что движение электронов происходит без потери энергии при столкновениях. Любое непрерывное векторное поле на поверхности сферы обязательно имеет особенности. Для того чтобы их избежать, мы предположим, что в нашем случае имеет место нечто вроде геодезического потока на сфере. Тот факт, что ионизация сохраняется, означает, что мы имеем дело с холодной плазмой. Она не гаснет благодаря сверхпроводимости. Именно сверхпроводимость и объясняет столь долгое время существования шаровых молний».

Источник

Шаровая молния: природа ее возникновения

Шаровая молния

Откуда берется шаровая молния и что она такое? Вопрос этот задают себе ученые много десятков лет подряд, и пока четкого ответа нет. Устойчивый плазменный шар, возникающий в результате мощного разряда высокой частоты. Другая гипотеза — микрометеориты из антивещества.

…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.

Как образуется шаровая молния

Сколько надо метеоритов из антивещества, чтобы обеспечить частоту, с какой наблюдаются шаровые молнии? Оказалось, что для этого достаточно всего лишь одной стомиллиардной от общего количества метеоритного вещества, выпадающего на Землю. Таков результат этой неожиданной работы. Разумеется, объяснение ученых далеко не окончательно и требует проверки. Но имеет ли оно отношение к шаровой молнии?

Нет! — отвечает другой ученый и заявляет, что шаровая молния вообще не существует. Тот светящийся шар, который мы видим, — всего лишь иллюзия нашего зрения. В своей лаборатории он лампами-вспышками имитировал вспышки молний с той же частотой, с которой они обычно следуют во время грозы, и все присутствовавшие с удивлением «увидели», как странные светящиеся шары плавно летят по воздуху…

Гипотез много, но их роднит один, общий подход. Шаровая молния рассматривается как отдельное, изолированное нечто, живущее самостоятельно.

В конце позапрошлого века французский ученый Гастон Планте и русский ученый Н. А. Гезехус предложили и развили принципиальную идею о том, что шаровая молния — система, которая энергетически питается внешним источником. Они считали, что светящийся шар связан с облаками — невидимым столбом электризованного воздуха. Но развить и обосновать эту гипотезу тогда, в позапрошлом веке, они не могли, и она исчезла под грудой других, в которых шаровая молния рассматривалась как отдельный загадочный объект. И вот идеи, опередившие свой век, оживают на новой основе.

Шаровая молния

Как выглядит шаровая молния? Примерно так. Наверное, этот снимок получился случайно. Гроза, слепящие ветви молний, протянувшиеся к Земле. И шар, стремительно летящий вниз. Рывок, мгновенная остановка, шар мечется, потом снова рывок вниз, к Земле, опять остановка, хаотичное быстрое движение в стороны… Вот и Земля. И мощный взрыв — разряд. На фото он хорошо виден. Уникальная фотография, единственная в своем роде — полет шаровой молнии к Земле из облака.

Но у Земли шаровая молния может взорваться не сразу. Небольшой шар довольно часто любит сначала попутешествовать невысоко, вдоль поверхности, и здесь его движение тоже неспокойно. Стремительные рывки в стороны, вспышка, потом плавный, тихий полет, снова вспышка и метания… Но скорость у Земли намного меньше, чем при полете из черного неба. Теперь вспышки шаровой молнии почти не различишь. За время между ними шар едва успевает пройти половину своего радиуса. И вспышки сливаются вместе, в одно мерцание с частотой от 10 до 100 герц.

Вот шаровая молния опускается к самой Земле и, не коснувшись ее, отскакивает от чего-то невидимого, как спортсмен от батута. Прыгнув вверх, шаровая молния вновь опускается и снова отскакивает от батутного слоя. Так и скачет огненный шар над Землей, поражая воображение всех, кому его удается увидеть. Вот, оказавшись у мостков над рекой, он движется вдоль них, словно сказочный Колобок, убежавший от дедушки и бабушки. Бежит Колобок по мосткам и, как бы боясь упасть в воду и утонуть, движется не прямо, а вдоль искривленных мостков, следуя их поворотам. Колобок бежит, напевая свою любимую песенку почему-то шепотом: «Я от дедушки ушел, я от бабушки ушел…», а вдали слышно лишь «ш-ш-ш», и очевидцы ручаются только за то, что удалось расслышать шипящее звучание Колобка — шаровой молнии.

Колобок современный, он — радиолюбитель и свою песенку не только поет, но и передает по радио на длинных волнах. Включите приемник, и в диапазоне примерно от тысячи до 10 тысяч метров вы услышите те же шипящие позывные… «Я — Колобок…» с той же акустической частотой 10—100 герц, которые слышно и непосредственно ухом.

Сильный порыв ветра сдул наш электрический Колобок с мостков, и полетел он через реку и поле и оказался во дворе деревянного дома. Увидев бочонок с водой, забрался в него и… растекся над водой. Теперь он — не Колобок, а блин, но не он жарится, а сам жарит, вернее, варит. Вода в бочонке стала нагреваться, закипела. Завершив свой труд, выпарив всю воду. Колобок снова сжался в комок и полетел по двору, залетел через форточку в избу. Пролетел мимо электрической лампочки — она ярко вспыхнула и тут же перегорела. Покрутившись в комнате, он подлетел к окну и, проплавив себе в стекле маленькое отверстие, выскользнул наружу и полетел в лес. Там он на мгновение замер около большого дерева.» Маскарад окончен.

Из шаровой молнии выскакивает электрическая длинная искра, которая устремляется к ближайшей электропроводящей поверхности — влажной коре стоящего рядом дерева. Мощный взрыв оглушает все вокруг. В Колобке пробудилась грозная сила. Слабо светящаяся шаровая молния превратилась в могучую линейную молнию, расщепившую ствол векового дуба, и напомнила людям о необузданных силах природы, бушующих во время грозы.

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.

Шаровая молния

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.

Из чего состоит шаровая молния

…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.

Читайте:  Конкуренция в биологии 8212 характеристика виды и примеры

Искусственная шаровая молния

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.

Источник

Физика шаровой молнии природа

На основе анализа общедоступных сведений о свойствах Шаровой молнии выдвинута гипотеза, позволяющая объяснить эти свойства, и приведено ее обоснование. Шаровая молния это капля жидкого атомарного водорода.

1. Введение

О шаровой молнии (ШМ) собран большой объем информации описательного характера. Весь этот материал представляет собой свод свидетельских описаний случайных очевидцев, т.е. неподготовленных наблюдателей, большинство из которых, вероятно, находилось в состоянии естественного эмоционального возбуждения. Однако, принимая во внимание степень совпадения информации по результатам опроса более полутора тысяч свидетелей, произведенного И. Стахановым, совпадающие данные можно считать достаточно достоверными и пригодными для проведения аналитического исследования с целью выяснения природы ШМ.

К настоящему времени опубликовано не менее десятка гипотез по природе ШМ. Каждая из гипотез акцентирует внимание на некоторых выделенных свойствах ШМ, в основном это излучение и взрывоспособность. Ни одна из существующих гипотез не объясняет все известные свойства в комплексе.

Предлагаемая гипотеза объясняет, или не противоречит, ни одной характеристике, описанной свидетелями. Все сведения о ШМ, использованные в статье, получены из личных бесед автора с очевидцами или из средств массовой информации, ссылающихся в основном на работы И. Стаханова.

При поиске решения, раскрывающего природу ШМ, был применен метод исследования «черного ящика», по понятным причинам использующий только имеющиеся наблюдения, без возможности применения дополнительных, целенаправленных испытаний. Однако накопленных данных достаточно и они очень разноплановы, что и позволило найти предлагаемое ниже решение. В работе не приводится последовательность логических построений, обобщений и заключений, которые привели к решению, а только сам результат.

Обоснование истинности решения проведено методом сравнения предполагаемых свойств гипотетического объекта с наиболее достоверными свойствами реальной шаровой молнии.

2. Используемые сведения

Наиболее достоверные сведения о шаровой молнии.

  • a) Объект шарообразной формы диаметром от 5 до 30 см. Форма ШМ незначительно изменяется, принимая грушеобразные или сплюснутые шарообразные очертания. Очень редко ШМ наблюдалась в форме тора.
  • b) ШМ светится обычно оранжевым цветом. Отмечены случаи фиолетовой окраски. Яркость и характер свечения схожи со свечением раскаленных древесных углей, иногда интенсивность свечения сравнивается со слабой электрической лампочкой. На фоне однородного излучения возникают и перемещаются более ярко светящиеся области (блики).
  • c) Время существования ШМ от нескольких секунд до десяти минут. Существование ШМ заканчивается ее исчезновением, сопровождаемым иногда взрывом или яркой вспышкой, способной вызвать пожар.
  • d) ШМ обычно наблюдается во время грозы с дождем, но есть отдельные свидетельства о наблюдении ШМ во время грозы без дождя. Отмечены случаи наблюдения ШМ над водоемами при значительном удалении от берега или каких-либо предметов.
  • e) ШМ плавает в воздухе и перемещается вместе с воздушными потоками, но при этом может совершать «странные» активные перемещения, которые явно не совпадают с движением воздуха.
  • f) При столкновении с окружающими предметами ШМ отскакивает как слабо накачанный воздушный шарик или заканчивает свое существование.
  • g) При соприкосновении со стальными предметами происходит разрушение ШМ, при этом наблюдается яркая, длящаяся несколько секунд, вспышка, сопровождаемая разлетающимися светящимися фрагментами, напоминающими сварку металлов. Стальные предметы при последующем осмотре оказываются слегка оплавленными.
  • h) ШМ иногда проникает в помещение через закрытые окна. Большинство свидетелей описывает процесс проникновения как переливание через небольшое отверстие, очень малая часть свидетелей утверждает, что ШМ проникает через неповрежденное оконное стекло.
  • i) При кратком прикосновении ШМ к коже человека фиксируются незначительные ожоги. При контактах, закончившихся вспышкой или взрывом, зафиксированы сильные ожоги, и даже летальный исход.
  • j) Существенного изменения размеров ШМ и яркости свечения за время наблюдения не отмечается.
  • k) Существуют свидетельства о наблюдении процесса возникновения ШМ из электрических розеток или действующих электроприборов. При этом сначала возникает светящаяся точка, которая в течение нескольких секунд увеличивается до размера порядка 10 см. Во всех подобных случаях ШМ существует несколько секунд и разрушается с характерным хлопком без существенного вреда для присутствующих и для окружающих предметов.

3. Предлагаемое решение

Шаровая молния — это большая капля жидкого атомарного водорода, находящегося в возбужденном неустойчивом состоянии. Образование такого водорода происходит вследствие процесса электролиза воды под действием полей и токов природной, грозовой линейной молнии. Удельный вес жидкого водорода практически равен удельному весу окружающего воздуха, но это случайное совпадение.

Необычное агрегатное состояние атомарного водорода, само по себе претендующее на статус открытия (и требующее подтверждения), доказывается существованием ШМ, свойства которых совпадают с легко предсказуемыми свойствами гипотетической капли. Физическую природу такого явления должны выявить последующие, целенаправленные исследования. Однако уже существующие результаты исследований в этой области позволяют сделать некоторые предположения.

При исследованиях электрического разряда над водной поверхностью [1], зарегистрировано расщепление молекул воды и образование атомарного водорода. При этом наблюдалось расщепление спектральной линии водорода, схожее с расщеплением при эффекте Штарка. (Эффект Штарка наблюдается в электрических полях разного типа и зависит от амплитуды этих полей. Кроме того, Эффект Штарка для атомарного водорода сопровождается образованием индуцированного дипольного момента атомов, обусловленного нарушением симметрии их электронной оболочки).

Таким образом, допущение о существовании жидкого агрегатного состояния атомарного водорода сводится к предположению о существовании остаточного индуцированного дипольного момента атомов, достаточного для формирования атомарных связей, обеспечивающих такое состояние при нормальных климатических условиях. Природная молния, в качестве генератора накачки для получения таких характеристик, явление вполне подходящее.

4. Сравнительный анализ

Проследим жизненный цикл гипотетического объекта (капли жидкого атомарного водорода), объемом один литр, и сравним его ожидаемые свойства с приведенным выше описанием природной ШМ.

Итак, при попадании молнии в водоем, в образовавшемся в воде токоведущем канале (стримере) произойдет электролиз воды и образование атомарного водорода с возбужденной электронной оболочкой, который при благоприятных условиях может сконденсироваться в жидкость. Эта жидкость выталкивается из воды в шарообразной форме или, гораздо реже, в форме тора (по аналогии с дымными клубами импульсных процессов).

Если же молния попадет не в водоем, а в предмет с большой поверхностью, смоченной водой (крона дерева, промоченная земля), то также можно ожидать образование достаточного количества возбужденного атомарного водорода и конденсацию его, при благоприятных условиях, в жидкость, но в этом случае, скорее всего, в форме шара.

Образовавшийся объект будет плавать (летать) в воздухе, излучая оранжевое, голубое или фиолетовое свечение (спектральные линии излучения атомарного водорода).

В равновесном состоянии энергия температуры тела равномерно распределяется по всем степеням свободы внутренней структуры тела. В нашем случае состояние сугубо неравновесное. Подвижность электронов оболочки атомов водорода соответствует очень высокой температуре, тогда как все остальные степени свободы жидкого водорода соответствуют температуре, мало отличающейся от нормальной. Такое состояние приводит к видимости эффекта «холодного свечения».

Процесс излучения должен сопровождаться явлением, похожим на испарение. Нормализовавшиеся в процессе излучения атомы, утрачивают дипольный момент, а значит, и необходимые межатомные связи, переходят в газообразное состояние и, испаряясь, покидают объект, сгорая в кислороде окружающего воздуха. Сгорание, происходящее в непосредственной близости от поверхности объекта, будет вызывать на равномерном фоне основного излучения дополнительные, перемещающиеся светлые блики, а также реактивный двигательный импульс со случайно изменяющимся вектором тяги, что будет вызывать эффект самопроизвольного «активного» перемещения объекта.

Интенсивность внешнего горения определяется скоростью испарения водорода, и незначительна (ведь объем ШМ практически не изменяется во времени), но вызвать слабые ожоги при кратковременном контакте, без нарушения поверхностного слоя натяжения, вполне способна.

Величина остаточного дипольного момента возбужденных атомов водорода определяет величину межатомных связей, и тем самым — температуру кипения формируемой жидкости. Если в процессе излучения амплитуда дипольных моментов атомов уменьшается постепенно, т.е. несколькими ступенями, то это должно приводить к постепенному снижению температуры кипения соответствующей жидкой фракции и к ее вскипанию в момент, когда точка кипения сравняется с температурой объекта. При таком распаде объекта произойдет образование облака газообразного атомарного водорода с объемом, превышающим объем объекта почти в тридцать раз (из условия равенства удельных весов и величины объема газовых молей, равной 24л ). В процессе смешения образовавшегося газообразного водорода с атмосферным кислородом возможно образование гремучего газа с последующим взрывом или сильной вспышкой, способной вызвать пожар. Закрытые помещения создают более благоприятные условия для взрыва в последней фазе.

Т.к. в природных условиях ШМ находится в постоянном контакте с кислородом воздуха без существенных последствий, то отсюда следует вывод, что жидкий атомарный водород инертен по отношению к молекулярному кислороду. Однако, как известно поверхность стальных предметов является катализатором для реакции H1 + H1 = H2 (реакция используется на практике для сварки металлов, т.к. идет с выделением тепла, 400 кДж на 1 моль H2 , это так называемая атомно-водородная сварка), поэтому при контакте жидкого атомарного водорода со стальными предметами образуется естественная атомно-водородная горелка. При полном «сгорании» объекта объемом 1 л выделиться около 250 кДж тепла. По оценке И. Стаханова, в зафиксированных случаях оплавления металлических предметов должно потребляется около 50 кДж тепла. Даже при 70% потерь 250 кДж тепла достаточно, чтобы несколько оплавить стальные предметы с незначительной массой (коса, вилы и т.п.), тем более что в присутствии кислорода эта реакция может сопровождаться реакцией горения H2 в кислороде.

Все количественные оценки, приведенные выше, произведены для объекта состоящего из чистого жидкого водорода. Однако, для соблюдения корректности, мы должны предположить наличие в рассматриваемом объекте растворенных примесей, на пример, азота или собственно воздуха. В этом случае все приведенные оценки нужно рассматривать как верхние границы возможных значений, а истинные значения будут зависеть от процента примесей.

Исходя из факта, что атомарный водород хорошо растворяется в некоторых твердых веществах, нельзя отрицать возможность того, что структура жидкого атомарного водорода способна обеспечить проникновение объекта через тонкое стекло без заметного изменения формы объекта (осмос). Сам факт такого проникновения требует дополнительной проверки, но явно не противоречит предлагаемой модели.

Способность объекта перетекать через малые отверстия под действием перепада давления (сквозняка) не вызывает сомнений.

При попадании грозовой линейной молнии в электропроводку и при наличии там влаги, допустимо предположить образование жидкого водорода в очень малом количестве в небольших полостях. При наличии сквозняка или слабого тления с выделением дыма из такой маленькой порции может «выдуться» пузырь (по типу мыльного). Такой объект, внешне, будет очень похож на шарообразный. Однако, из-за малого объема формирующего вещества время жизни его значительно сократится (до нескольких секунд), и взрывной эффект при разрушении будет многократно слабее и, видимо, сравним с сильным хлопком. Свидетельские показания о разрушительных взрывах ШМ, возникших из электрических приборов, отсутствуют.

Суммируя выше изложенное, можно убедиться, что все предполагаемые свойства гипотетического объекта и свойства природной ШМ практически совпадают. Совпадение столь различных свойств и качеств, вряд ли может быть случайным, и является убедительным доказательством верности выдвинутой гипотезы. Гипотеза не объясняет причину совпадения удельного веса жидкого водорода и воздуха, но, скорее всего, это простое совпадение.

Подведем итог:

  • ШМ является каплей жидкого атомарного водорода, образовавшегося в результате электролиза воды линейной атмосферной молнией;
  • составляющий ШМ атомарный водород находится в возбужденном состоянии и производит спонтанное световое излучение, обусловленное не средней температурой, а неравновесной температурой электронов оболочки атомов;
  • возбужденный атомарный водород имеет индуцированный дипольный момент, величина которого достаточна для образования его жидкого агрегатного состояния при нормальных атмосферных условиях;
  • жидкий атомарный водород имеет удельный вес, практически совпадающий с удельным весом окружающего воздуха;
  • жидкий атомарный водород при нормальных атмосферных условиях является инертным по отношению к молекулярному кислороду воздуха.

Следует добавить. Жидкий водород, являясь элементом таблицы Менделеева, выделяется из остальных элементов тем, что его структура наиболее близка к плазменным структурам. Кроме того, связи электронов с ядром в нем явно ослаблены, а это позволяет сделать предположение, что жидкий атомарный водород мог бы оказаться полезным в качестве промежуточного продукта для получения некоторых типов плазмы.

5. Заключение

Высокая степень совпадения свойств гипотетического объекта со свойствами ШМ, является достаточным основанием для проведения практических исследований для подтверждения выдвинутой гипотезы.

Предложенная модель позволяет провести целенаправленные исследования и оптимизировать условия их проведения. Для создания искусственной ШМ в лабораторных условиях необходимо решить две основные задачи: во-первых, создать электрический разряд с требуемыми характеристиками; во-вторых, создать благоприятные условия для конденсации в каплю атомарного водорода.

Первая проблема решается подбором (или созданием) технических средств с необходимыми характеристиками, которые еще требуется определить методом проб.

Для решения второй, видимо, найдется множество вариантов. Можно предложить общую рекомендацию, по которой необходимо создать над водой замкнутое изолированное пространство с атмосферой без кислорода (чистый углекислый газ или смесь азота с углекислым газом) для исключения возможности образования гремучего газа, а разряд производить или под водой, или из воздуха в водяной фонтан. Тяжелая атмосфера из углекислого газа будет способствовать конденсации водорода в вершине ограничивающего конуса. В смешанной атмосфере азота и углекислого газа возможно наблюдение плавающей ШМ. Температура среды, в которой будет происходить конденсация водорода, должна быть как можно меньше.

Для подтверждения гипотезы вовсе не требуется повторять природную «техно-логию». Можно попытаться получить атомарный водород, с требуемыми характеристиками, любым другим способом, на пример, производя многократный электрический разряд в среде водорода. Может оказаться, что технология атомно-водородной сварки уже давно в качестве промежуточного продукта «горения» использует вещество, формирующее ШМ.

Автор готов рассмотреть любые предложения по сотрудничеству в проведении необходимых исследований для подтверждения гипотезы о водородной природе ШМ и будет признателен любому, кто проведет эти исследования самостоятельно и сообщит ему об этом.

Практический совет. Если Вы не можете покинуть помещение, куда проникла ШМ, постарайтесь сжечь ее при помощи длинного предмета с металлическим наконечником (лыжная палка, швабра с держателем, подстаканник на бутылке), закрыв лицо и руки плотной толстой тканью. Действовать надо быстро.

Источник