Почему светится шаровая молния
Остановимся еще на одной загадке шаровой молнии: если ее температура невелика (в кластерной теории считается, что температура шаровой молнии около 1000°К), то почему же тогда она светится? Оказывается, и это можно объяснить.
При рекомбинации кластеров выделившееся тепло быстро распределяется между более холодными молекулами.
Но на какой-то момент температура «объемчика» вблизи рекомбинировавших частиц может превышать среднюю температуру вещества молнии более чем в 10 раз.
Вот этот «объемчик» и светится как газ, нагретый до 10 000-15 000 градусов. Таких «горячих точек» сравнительно мало, поэтому вещество шаровой молнии остается полупрозрачным.
Ясно, что с точки зрения кластерной теории шаровые молнии могут появляться часто. Для образования молнии диаметром в 20 см нужно всего несколько граммов воды, а ее во время грозы обычно предостаточно. Вода чаще всего распылена в воздухе, ну а в крайнем случае шаровая молния может «найти» ее для себя на поверхности земли.
Кстати, так как электроны очень подвижны, то при образовании молнии часть их может «потеряться», шаровая молния в целом окажется заряженной (положительно), и ее движение будет определяться распределением электрического поля.
Остаточный электрический заряд позволяет объяснить такие интересные свойства шаровой молнии, как ее способность двигаться против ветра, притягиваться к предметам и висеть над высокими местами.
Цвет шаровой молнии определяется не только энергией сольватных оболочек и температурой горячих «объемчиков», но и химическим составом ее вещества. Известно, что если при попадании линейной молнии в медные провода появляется шаровая молния, то она часто бывает окрашена в голубой или зеленый цвет — обычные «цвета» ионов меди.
Вполне возможно, что и возбужденные атомы металлов тоже могут образовывать кластеры. Появлением таких «металлических» кластеров можно было бы объяснить некоторые эксперименты с электрическими разрядами в результате которых появлялись светящиеся шары, похожие на шаровую молнию.
Из сказанного может создаться впечатление, что благодаря кластерной теории проблема шаровой молнии получила, наконец, свое окончательное разрешение. Но это не совсем так.
Несмотря на то что за кластерной теорией стоят вычисления, гидродинамические расчеты устойчивости, с её помощью удалось, по-видимому, понять многие свойства шаровых молний, было бы ошибкой сказать, что загадки шаровой молнии больше не существует.
В подтверждение один лишь штрих, одна деталь. В своем рассказе В. К. Арсеньев упоминает о тоненьком хвостике, протянувшемся от шаровой молнии. Пока мы не можем объяснить ни причину его возникновения, ни даже что это такое…
Как уже говорилось, в литературе описано около тысячи достоверных наблюдений шаровой молнии. Это конечно, не очень много. Очевидно, что каждое новое наблюдение при тщательном его анализе позволяет получить интересную информацию о свойствах шаровой молнии, помогает в проверке справедливости той или иной теории.
Поэтому очень важно, чтобы как можно больше наблюдений стало достоянием исследователей и сами наблюдатели активно участвовали в изучении шаровой молнии. Именно на это направлен эксперимент «Шаровая молния», о котором будет рассказано дальше
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.
Как выглядит шаровая молния?
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.
Шаровая молния
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.
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:
Ниже приводится перечень правил поведения при встрече с природным объектом:
- 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.
- Нужно спокойно и неторопливо сойти с пути движения объекта, остановиться на достаточном расстоянии. Стоять следует лицом, а не спиной к шару.
- Если молния проникла в квартиру, то необходимо первым делом открыть форточку. Высока вероятность, что шар вылетит через окно с выходящим воздушным потоком.
- Категорически нельзя швырять в сферу предметы, пытаться ее отогнать от себя руками или палкой. Объект взорвется, покалечит или убьет нападавшего.
Открытие шаровой молнии
Как это нередко бывает, систематическое изучение шаровых молний началось с отрицания их существования: в начале XIX века все известные к тому времени разрозненные наблюдения были признаны либо мистикой, либо в лучшем случае оптической иллюзией.
Но уже в 1838 году в «Ежегоднике» французского бюро географических долгот был опубликован обзор, составленный знаменитым астрономом и физиком Домиником Франсуа Араго.
Впоследствии он стал инициатором опытов Физо и Фуко по измерению скорости света, а также работ, приведших Леверье к открытию Нептуна.
Основываясь на известных тогда описаниях шаровых молний, Араго пришел к выводу, что многие из этих наблюдений нельзя считать иллюзией.
За 137 лет, прошедших с момента выхода в свет обзора Араго, появились новые свидетельства очевидцев, фотографии. Были созданы десятки теорий, экстравагантных и остроумных, которые объясняли некоторые известные свойства шаровой молнии, и таких, которые не выдерживали элементарной критики.
Фарадей, Кельвин, Аррениус, советские физики Я. И. Френкель и П. Л. Капица, многие известные химики, наконец, специалисты американской Национальной комиссии по астронавтике и аэронавтике NASA пытались исследовать и объяснить этот интересный и грозный феномен. А шаровая молния и поныне продолжает во многом оставаться загадкой.
Трудно, наверное, найти явление, сведения о котором так противоречили бы друг другу. Основных причин две: это явление очень редкое, и многие наблюдения проводятся крайне не квалифицированно.
Достаточно сказать, что за шаровую молнию принимались крупные метеоры и даже птицы, к крыльям которых прилипала труха гнилых, светящихся в темноте пней. И все-таки известно около тысячи достоверных наблюдений шаровой молнии, описанных в литературе.
На пути к разгадке
Ситуация с исследованием «круглого электричества» по-своему уникальна тем, что это явление так и не имеет общепризнанного объяснения. Именно поэтому учёные так стремятся создать искусственную шаровую молнию. И тут перед экспериментаторами всё равно будет стоять вопрос, является ли лабораторный образец той самой природной шаровой молнией. Когда-то считали, что это явление связано с выбросами гремучего газа. В середине прошлого века заговорили о миниатюрной атомной бомбе, постепенно излучающей энергию и, наконец, объявили это чудо плазмой — четвёртым состоянием вещества, состоящего из заряженных ионов. Одна из самых серьёзных гипотез принадлежит выдающемуся советскому физику Петру Леонидовичу Капице. В 1955 году он опубликовал работу «О природе шаровой молнии». Академик Капица объяснил рождение «круглого электричества» и многие его странные свойства возникновением коротких радиоволн в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью. Эти радиоизлучения, возникающие при грозовых разрядах атмосферного электричества, подпитывают энергию шаровых молний. Теория Капицы показывает, как молния иногда катится по поверхности различных предметов, не оставляя ожогов, и как она проникает внутрь помещений через дымоходы, окна и небольшие щели. В завершение отметим, что наряду с линейной и шаровой молниями в природе встречаются и более редкие феномены — ракетообразная и чёточная молнии. Ракетообразная молния наблюдалась буквально в единичных случаях. Её можно наблюдать около десяти секунд. Ракетообразная молния представляет собой медленно развивающийся между облаками разряд. К редчайшим явлениям относится и чёточная молния с секундным временем жизни. Её наблюдали на фоне грозовых облаков в виде светящихся чёток диаметром около дециметра. Любопытно, что эти загадочные проявления атмосферного электричества давно уже воспринимаются уфологами как классические НЛО. Почему же эти природные феномены принимают за светящиеся шары и диски инопланетян? Конечно же, тут большую роль играют СМИ, ведь та же шаровая молния, множество раз описанная в телепередачах, Интернете, на страницах книг, газет и журналов, предстаёт как самый настоящий неопознанный объект! И тут надо честно признать, что «круглое электричество» и его более редкие собратья не менее загадочны, чем самые странные летающие тарелки.
Метки: Тайны 20 века, энергия, молния, атмосфера, электричество, шаровая молния, плазма, Олег Фейгин
Удивительный огненный шар
Одним из наименее изученных, а потому наиболее таинственных явлений природы считается шаровая молния – передвигающийся по воздуху святящийся плазменный шар. Загадочен он потому, что принцип формирования шаровой молнии неизвестен и поныне: несмотря на то, что существует большое число гипотез, объясняющих причины появления этого удивительного явления природы, на каждую из них нашлись возражения. Учёным так и не удалось опытным путём добиться образования шаровой молнии.
В отличие от простого разряда, плазменный шар всегда бывает один: пока не было одновременно зафиксировано двух и больше огненных молний . Размеры шаровой молнии колеблются от 10 до 20 см. Для шаровой молнии характерны белый, оранжевый или голубой тона, хотя нередко встречаются и другие цвета, вплоть до чёрного.
Ученые еще не определили температурные показатели шаровой молнии: несмотря на то, что она по их подсчётам должна колебаться от ста до тысячи градусов Цельсия, люди, находившиеся недалеко от этого феномена, не ощущали исходившей от шаровой молнии теплоты.
Основная трудность при изучении этого феномена состоит в том, что зафиксировать его появление учёным удаётся редко, а показания очевидцев часто ставят под сомнение тот факт, что наблюдаемое ими явление действительно являлось шаровой молнией. Прежде всего, расходятся показания относительно того, в каких условиях она появилась: в основном её видели во время грозы.
Ещё одной характерной особенностью шаровой молнии является её проникновение в закрытые комнаты, была замечена даже в кабинах пилотов (огненный шар может проникать через окна, спускаться по вентиляционным каналам и даже вылетать из розеток или телевизора). Также были неоднократно задокументированы ситуации, когда плазменный шар закреплялся на одном месте и постоянно там появлялся.
Нередко появление шаровой молнии не вызывает неприятностей (она спокойно движется в воздушных потоках и через какое-то время улетает или исчезает). Но, были замечены и печальные последствия, когда она взрывалась, моментально испаряя находящуюся неподалёку жидкость, плавя стекло и металл.
Возможные опасности
Поскольку появление шаровой молнии всегда неожиданно, увидев возле себя этот уникальный феномен, главное, не впадать в панику, резко не двигаться и никуда не бежать: огненная молния очень восприимчива к колебаниям воздуха. Необходимо тихо уйти с траектории движения шара и постараться держаться от неё как можно дальше. Если человек находится в помещении, нужно потихоньку дойти до оконного проёма и открыть форточку: известно немало историй, когда опасный шар покидал квартиру.
В плазменный шар ничего нельзя бросать: он вполне способен взорваться, а это чревато не только ожогами или потерей сознания, но остановкой сердца. Если же случилось так, что электрический шар зацепил человека, нужно перенести его в проветриваемую комнату, теплее укутать, сделать массаж сердца, искусственное дыхание и сразу же вызвать врача.
Что такое шаровая молния?
В начале 1970-х годов группа физиков из США предположила, что грозы могут работать как огромные ускорители частиц. Согласно озвученной теории, протоны, получающие очень большую энергию, могут инициировать ядерные реакции, врезаясь в атомные ядра в воздухе. В результате этих реакций рождаются радиоактивные изотопы кислорода и фтора. Которые, по мере своего распада с испусканием позитронов и гамма-лучей, могут предоставлять энергию для формирования шаровой молнии. Чтобы проверить эту идею, ученые изучали различные объекты, которые находились вблизи тех мест, где появлялась шаровая молния. Они хотели обнаружить следы остаточного излучения. Но ничего не нашли…
Еще более радикальное предположение высказали в 1971 году двое ученых одной из лабораторий Управления по атомной энергии Великобритании. Их звали Дэвид Эшби и Колин Уайтхед. Они решили установить в определенном месте детектор гамма-излучения. И оставить его работать в течение нескольких месяцев, чтобы посмотреть, не улавливает ли он какие-либо необычные изменения уровня излучения. И, что примечательно, один из всплесков, при котором уровень радиации поднялся за несколько секунд в пятьдесят раз по сравнению с фоновым уровнем, совпал с сильной грозой. Такие скачки гамма-излучения не могли быть объяснены теорией, которая была описана выше. И поэтому физики выступили с еще более интригующим предположением. По их словам, гамма-всплески инициировало… антивещество!
Эшби и Уайтхед предположили, что шаровая молния рождается из крошечных зерен антивещества. А зерна эти прилетают из космоса. Они медленно просачиваются сквозь атмосферу Земли, защищенные от немедленного уничтожения неким квантовым барьером. Частицы антивещества будут иметь тенденцию становиться отрицательно заряженными в результате эмиссии позитронов. И поэтому будут притягиваться к земле, поскольку она становится положительно заряженной во время грозы. Это весьма увлекательная и неординарная теория. Которая, однако никогда не была подтверждена экспериментально.
