Меню Рубрики

Шаровая молния с точки зрения физики

Страх человека чаще всего исходит от незнания. Мало кто боится обычной молнии — искрового электрического разряда — и все знают, как вести себя во время грозы. Но что такое шаровая молния, опасна ли она, и что делать, если вы столкнулись с этим явлением?

Узнать шаровую молнию очень легко, несмотря на разнообразие ее видов. Обычно она имеет, как можно легко догадаться, форму шара, светящегося, как лампочка на 60—100 Ватт. Гораздо реже встречаются молнии похожие на грушу, гриб или каплю, или такой экзотической формы как блин, бублик или линза. Зато разнообразие цветовой гаммы просто поражает: от прозрачного до черного, но лидируют все же оттенки желтого, оранжевого и красного. Цвет может быть неоднородным, а иногда шаровые молнии меняют его, как хамелеон.

Говорить о постоянном размере плазменного шара тоже не приходится, он колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Но обычно люди сталкиваются с шаровыми молниями диаметром 10—20 сантиметров.

Хуже всего в описании молний дело обстоит с их температурой и массой. По данным ученых, температура может быть в пределах от 100 до 1000 оС. Но при этом люди, сталкивавшиеся с шаровыми молниями на расстоянии руки, крайне редко отмечали хоть какое-то тепло, исходившее от них, хотя по логике, они должны были получить ожоги. Такая же загадка и с массой: какого молния не была размера, она весит не более 5—7 грамм.

Поведение шаровых молний непредсказуемо. Они относятся к явлениям, которые появляются когда хотят, где хотят и творят, что хотят. Так, раньше считалось, что шаровые молнии рождаются только во время гроз и всегда сопровождают линейные (обычные) молнии. Однако постепенно выяснилось, что они могут появиться и в солнечную ясную погоду. Полагали, что молнии как бы «притягиваются» к местам высокого напряжения с магнитным полем — электрическим проводам. Но были зафиксированы случаи, когда те появлялись фактически посреди чистого поля…

Шаровые молнии непонятным образом исторгаются из электрических розеток в доме и «просачиваются» сквозь малейшие щели в стенах и стекла, превращаясь в «сосиски» и затем снова принимая обычную свою форму. При этом не остается никаких оплавленных следов… Они то спокойно висят на одном месте на небольшом расстоянии от земли, то несутся куда-то со скоростью 8—10 метров в секунду. Встретив на своем пути человека или животное, молнии могут держаться от них вдалеке и вести себя мирно, могут любопытно кружить поблизости, а могут напасть и обжечь или убить, после чего или растаять, как ни в чем не бывало, или взорваться с ужасным грохотом. Однако, несмотря на частые рассказы о травмированных или убитых шаровой молнией, число их сравнительно невелико — всего 9 процентов. Чаще всего, молния, покружив по местности, исчезает, не причинив никакого вреда. Если она появилась в доме, то обычно обратно «просачивается» на улицу и только там тает.

Также зафиксировано много необъяснимых случаев, когда шаровые молнии «привязываются» к какому-то конкретному месту или человеку, и появляются регулярно. При этом по отношению к человеку они делятся на два вида — те, которые нападают на него в каждое свое появление и те, которые не причиняют вреда либо нападают на людей, находящихся поблизости. Существует еще одна загадка: шаровая молния, убив человека, совершенно безо всякого следа на теле, а труп долгое время не коченеет и не разлагается… Некоторые ученые говорят, что молния просто «останавливает время» в организме.

Шаровая молния — явление уникальное и своеобразное. За историю человечества скопилось более 10 тысяч свидетельств о встречах с «разумными шарами». Однако до сих пор ученые не могут похвалиться большими достижениями в сфере исследования этих объектов. Существует масса разрозненных теорий о происхождении и «жизни» шаровых молний. Время от времени в лабораторных условиях получается создать объекты, по виду и свойствам похожие на шаровые молнии — плазмоиды. Тем не менее, стройной картины и логичного объяснения этому явлению никто предоставить так и не смог.

Наиболее известной и разработанной раньше остальных является теория академика П. Л. Капицы, которая объясняет появление шаровой молнии и ее некоторые особенности возникновением коротковолновых электромагнитных колебаний в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью. Однако Капице так и не удалось объяснить природу тех самых коротковолновых колебаний. К тому же, как было замечено выше, что шаровые молнии не обязательно сопровождают обычные молнии и могут появляться в ясную погоду. Тем не менее, большинство других теорий основаны на выводах академика Капицы.

Отличные от теории Капицы гипотеза была создана Б. М. Смирновым, утверждающим, что ядро шаровой молнии — это ячеистая структура, обладающая прочным каркасом при малом весе, причем каркас создан из плазменных нитей.

Д. Тернер объясняет природу шаровых молний термохимическими эффектами, протекающими в насыщенном водяном паре при наличии достаточно сильного электрического поля.

Однако самой интересной считается теория новозеландских химиков Д. Абрахамсона и Д. Динниса. Они выяснили, что при ударе молнии в почву, содержащую силикаты и органический углерод, образуется клубок волокон кремния и карбида кремния. Эти волокна постепенно окисляются и начинают светиться. Так рождается «огненный» шар, разогретый до 1200—1400 °С, который медленно тает. Но если температура молнии зашкаливает, то она взрывается. Тем не менее, и эта стройная теория не подтверждает все случаи возникновения молний.

Для официальной науки шаровая молния по-прежнему продолжает оставаться загадкой. Может поэтому вокруг нее появляется столько околонаучных теорий и еще большее количество вымыслов.

Мы не будем рассказывать здесь истории о демонах с горящими глазами, оставляющих за собой запах серы, адских псах и «огненных птицах», как иногда представляли шаровые молнии. Однако странное их поведение дает многим исследователям этого феномена предположить, что молнии «мыслят». Как минимум, шаровые молнии считаются приборами для исследования нашего мира. Как максимум — энергетическими сущностями, которые также собирают какие-то сведения о нашей планете и ее обитателях.
Косвенным подтверждением этих теорий может служить и тот факт, что любой сбор информации — это работа с энергией.

И необычное свойство молний исчезать в одном месте и появляться мгновенно в другом. Есть предположения, что одна и та же шаровая молния «ныряет» в определённую часть пространства — иного измерения, живущего по другим физическим законам, — и, сбросив информацию, появляется снова в нашем мире в новой точке. Да и действия молний относительно живых существ нашей планеты тоже осмысленны — одних они не трогают, к другим «прикасаются», а у некоторых просто вырывают кусочки плоти, словно на генетический анализ!

Легко объяснимо и частое появление шаровых молний во время гроз. Во время всплесков энергии — электрических разрядов — открываются порталы из параллельного измерения, и в наш мир попадают их сборщики информации о нашем мире…

Главное правило при появлении шаровой молнии — будь то в квартире или на улице — не паниковать и не делать резких движений. Никуда не бегите! Молнии очень восприимчивы к завихрениям воздуха, которые мы создаём при беге и прочих движениях и которые тянут ее за собой. Оторваться от шаровой молнии можно только на машине, но никак не своим ходом.

Постарайтесь тихо свернуть с пути молнии и держаться дальше от нее, но не поворачиваться к ней спиной. Если вы находитесь в квартире — подойдите к окну и откройте форточку. С большой долей вероятности молния вылетит наружу.

И, конечно же — никогда ничего не бросайте в шаровую молнию! Она может не просто исчезнуть, а взорваться, как мина, и тогда тяжелые последствия (ожоги, травмы, иногда потеря сознания и остановка сердца) неотвратимы.

Если же шаровая молния задела кого-то и человек потерял сознание, то его необходимо перенести в хорошо проветриваемое помещение, тепло укутать, сделать искусственное дыхание и обязательно вызвать скорую помощь.

Вообще же, технические средств защиты от шаровых молний как таковых пока не разработано. Единственный существующий сейчас «шаромолниеотвод» был разработан ведущим инженером Московского института теплотехники Б. Игнатовым. Шаромолниеотвод Игнатова запатентован, но создано подобных устройств – единицы, речи об активном внедрении его в жизнь пока не идет.

источник

Загадочная, неизведанная до конца, шаровая молния до сих пор вызывает мурашки страха, когда задумываешься о ней. Источник этого необъяснимого страха — незнание. Большинство людей знают, как нужно действовать во время грозы. А вот о том, как же поступить, если встретишься с шаровой молнией, мало кто знает.

Впервые такое необычное явление как шаровая молния научно описал известный французский ученый в области физики Франсуа Араго. В книге «Гром и молния» он описал случаи появления шаровой молнии, но поскольку эти наблюдения чаще всего принадлежали обычным людям, было очень сложно определить свойства феномена.

Что же за загадочное явление? Чаще всего свидетели этого явления называют таким названием любое светящее явление, передвигающееся по воздуху. Обычно оно возникало после удара привычной нам линейной молнии в дерево или проникало в дома через дымоход или отрытые окна. Поскольку ученые девятнадцатого века, а именно в то время жил Франсуа Араго, опирались на весьма ненадежный источник – свидетельства очевидцев, информация о параметрах шаровой молнии довольно сильно различается.

Как было уточнено позже, шаровая молния иметь различные формы: форму шара, капли, иногда даже груши или бублика. Цвет данного явления поражает своим спектром. Чаще всего имеющая оттенки желтого, красного или оранжевого, шаровая молния может кардинально менять окрас на черный, быть абсолютно прозрачной, или менять цвета подобно хамелеону.

Ученые до сих пор спорят о природе появления и существования шаровой молнии. Для многих явлений, например для огней святого Эльма, уже нашли научное объяснение. Да и обычные линейные молнии изучены специалистами вдоль и поперек. Все это благодаря отличным условиям для их изучения, ведь по статистике, каждую секунду на Земле происходит около ста грозовых разрядов.

Сколько же различных гипотез выдвигают ученые, только бы поскорее приблизится к разгадке этого необъяснимого явления. Петр Леонидович Капица, например, предполагал, что шаровая молния поддерживается с помощью электромагнитного излучения, подобного тому, с которым мы сталкиваемся каждый день, используя СВЧ-печи. Ученые, которые имели отношение к ядерной физике, выдвигали предположение, что данный феномен имеет ядерную природу.

Деятелю науки, который все-таки решится описать природу шаровой молнии придется не только вычислить источник энергии, который питает феномен, но и объяснить уже известные миру некоторые свойства необъяснимого явления.

В настоящее время для большинства ученых самой вероятной является гипотеза химического происхождения шаровой молнии. Эта гипотеза позволяет объяснить факт, почему шаровая молния не исчезает сразу, а какое-то время «плавает» в воздухе: все дело в химической реакции, которая может протекать некоторое время, а точнее пока не израсходуются участвующие в ней химические вещества. К примеру, этой реакцией может являться довольно редкая форма шарового горения.

Какую бы природу шаровая молния не имела, но факт поражения людей остается фактом. Для того чтобы обезопасить себя, каждому человеку необходимо знать хотя бы минимум информации об этом явлении.

Начнем с того, что поведение шаровой молнии абсолютно непредсказуемо. Думаете, шаровая молния может появиться только в грозу? Спешу вас разочаровать, встречались случаи, когда светящийся шар появлялся из ниоткуда прямо посреди теплого солнечного дня. Также стоит развеять миф притяжения шаровых молний к местам с высоким магнитным полем. Это далеко не так, шаровая молния появлялась буквально посреди чистого поля, без намека на линии электропередач или что-либо другое.

В природе также встречались случаи, когда шаровые молнии, можно сказать, привязывались к определенному месту или человеку и давали о себе знать довольно часто. При этом такие молнии делились на два типа: причиняющие вред человеку и безопасные для него.

Конечно же, при появлении какого-либо загадочного явления, кроме серьезных исследований возникает масса «околонаучных» теорий и догадок. К такой из них относится предположение о том, что шаровые молнии способны мыслить. Да, да, Вы не ослышались, именно мыслить. Так считают, ученые, которые утверждают, что молнии, являются, в некотором роде, шпионами на нашей планете. Они тщательно собирают информацию о нашей планете и ее обитателях. Решайте сами, верить этим гипотезам или нет.

Как же поступить при столкновении с шаровой молнией? Первое правило: ни за что нельзя поддаваться панике и совершать резких движений, потому что молнии восприимчивы к колебаниям воздуха, создаваемым нами при движении. Постарайтесь аккуратно обойти ее стороной. Если она попала к Вам в квартиру, аккуратно откройте форточку, существует большая вероятность, что она вылетит в нее. И, естественно, никак не пытайтесь контактировать с шаровой молнией, потрогать ее через какой-то предмет или бросить что-то.

Существует шаровая молния или нет? Хоть по сей день ученые так и не смогли разгадать настоящей природой этого явления, но возможн,о свидетельств очевидцев и многочисленных фактов все-таки хватит, чтобы ответить на данный вопрос.

источник

Исследование шаровой молнии с точки зрения физики. Основные свойства шаровой молнии: бесшумность, характерный цвет, траектория движения, особенности возникновения и признаки угасания. Сведения о случаях наблюдения шаровой молнии, собранные Д. Арго.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минераловодский колледж железнодорожного транспорта

по специальности: «Физика. Явления природы»

по специальности «Машинист локомотива электровоза»

2. Наблюдения шаровой молнии

3. Как выглядит шаровая молния?

5. Сколько энергии содержится в шаровой молнии?

6. Опасна ли шаровая молния?

8. Как часто она появляется?

9. О физической природе шаровой молнии.

Это случилось 26-го июля 1752 г. С утра в Петербурге было душно, а к середине дня сгустились тучи, началась гроза. В это время в Физической лаборатории Петербургской Академии наук профессор Г.В. Рихман приступил к эксперименту. Он давно дожидался грозы, чтобы понаблюдать, как она подействует на изобретенное им устройство для измерения атмосферного электрического поля. Вместе с Рихманом в лаборатории находился его друг-гравер Академии наук. Люди, оказавшиеся на улице вблизи лаборатории видели, как в металлический стержень на крыше попала молния. И тотчас они услыхали громкие крики из лаборатории. Кричал гравер — на нем горела одежда. Что же произошло? Металлический стержень, выходящий на крышу, был соединен с измерительным устройством Рихмана. И вот, когда в стержень попала молния, от устройства вдруг отделился голубой светящийся шар величиной с кулак. Он ударил стоящего в полушаге от устройства Рихмана прямо лоб. Раздался громкий треск, похожий на выстрел. Рихман упал — он был мгновенно убит. Раскалившаяся проволка от устройства задела гравера, зажгла на нем одежду.

Сохранилось специальное описание этого прискорбного происшествия. Его составил М.В. Ломоносов, который сразу же посетил лабораторию и подробно исследовал на месте последствия происшедшего. Имеется также гравюра, сделанная очевидцем трагической смерти Рихмана. Все это позволяет сделать вывод, что Рихман был убит шаровой молнией, возникшей сразу после удара линейной молнии. Шаровая молния. Так издавна называли светящиеся шаровидные образования, время от времени наблюдаемые во время грозы в воздухе, как правило, вблизи поверхности. Шаровая молния абсолютно не похожа на обычную молнию ни по своему виду, ни по тому, как она себя ведет. Обычная молния кратковременна; Шаровая молния живет десятки секунд, минуты. Обычная молния сопровождается громом , шаровая совсем или почти бесшумна. В поведении шаровой молнии много непредсказуемого: неизвестно куда именно направится светящийся шар в следующее мгновение, как он прекратит свое существование (тихо или же со взрывом).

Шаровая молния задает нам множество загадок. При каких условиях она возникает? Как ей удается сохранять свою форму столь долго? Почему она светится и в то же время не излучает тепла? Каким образом она проникает в закрытые помещения? На эти и ряд других вопросов у нас пока нет ясного ответа.

2. Наблюдение шаровой молнии

С точки зрения физики шаровая молния — интереснейшее явление природы. В первой половине 19-го века французский физик Д. Араго собрал сведения о 30-и случаях наблюдение шаровой молнии.

Познакомимся с одним из случаев.

“После сильного удара грома в открытую дверь влетела бело-голубая шарообразная масса диаметром 40 см и начала быстро двигаться по комнате. Она подкатилась под табурет, на котором я сидел. И хотя она оказалась у моих ног, тепла я не ощутил. Затем шаровая молния притянулась к батарее и исчезла с резким шипением. Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2мм”.

Читайте также:  Основные точки зрения на время возникновения науки

3. Как выглядит шаровая молния?

Уже из самого названия следует, что эта молния имеет форму шара. Строго говоря, ее форма всего лишь близка к шару; молния может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться. Будем считать, что шаровая молния — это шар или почти шар. Он светится — иногда тускло, а иногда достаточно ярко. Яркость света шаровой молнии сравнивают с яркостью света 100-ваттной лампочки. Чаще всего шаровая молния имеет желтый, оранжевый или красноватый цвет. Перед угасанием молнии внутри нее могут возникать темные области в виде пятен, каналов, нитей. В отдельных случаях на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из нее выбрасываются снопы искр. Диаметр шаровых молний находится в диапазоне от долей сантиметра до нескольких метров. Чаще всего встречаются молнии диаметром 15. 30 см. Обычно шаровая молния движется бесшумно. Но может издавать шипение или жужжание — особенно когда она искрит.

Шаровая молния может двигаться по весьма причудливой траектории. Вместе с тем ее движении обнаруживается определенные закономерности. Во — первых, возникнув где — то вверху, в тучах, она опускается поближе к поверхности земли. Во — вторых, оказавшись у поверхности земли, она движется далее почти горизонтально, обычно повторяя рельеф местности. Молния как правило, обходит, огибает проводящие ток объекты и, в частности, людей. Молния обнаруживает явное “желание” проникать внутрь помещений. Вызывает удивление способность шаровой молнии проникать в помещение сквозь щели и отверстия, размеры которых много меньше размеров самой молнии. Так, молния диаметром 40 см может пройти сквозь отверстие диаметром всего в несколько миллиметров. Проходя сквозь малое отверстие, молния очень сильно деформируется, ее вещество как бы переливается через отверстие. Еще более удивительна способность молнии после прохождения сквозь отверстие восстанавливать свою шаровую форму. Живет шаровая молния примерно от 10 с до 1 мин. Меньше живут очень маленькие молнии (диаметром порядка сантиметра и меньше) и очень большие (диаметром около метра и больше). Наиболее долго живут молнии диаметром 10. 40 см. Чаще всего (в 55% случаев) молния взрывается. В 30% случаев молния спокойно угасает. Маленькие молнии обычно угасают (“сгорают”); большие “предпочитают” распадаться на части.

5. Сколько энергии содержится в шаровой молнии?

Оценить минимальное количество энергии в шаровой молнии можно по тем последствиям, которые она оставляет после своего исчезновения. Воспользуемся сообщением одного из наблюдателей: “Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм”.

Значит, молния испарила около 0,45 г железа. Для этого требуется энергия, равная 4 кДж. Естественно, что не вся (и наверное, далеко не вся) энергия шаровой молнии была израсходована на испарение небольшого участка батареи, так что полученный результат можно рассматривать всего лишь как оценку нижней границы энергии молнии: эта энергия оказывается не меньше нескольких килоджоулей.

В одном из писем сообщалось, что шаровая молния диаметром 30 см расщепила торчащую из воды деревянную причальную сваю диаметром 30 см вдоль волокон на длинные щепки.

Можно заключить, что энергия, запасенная в шаровой молнии диаметром 25 см, находится в пределах примерно 100 кДж. Такая оценка представляется вполне правдоподобной: она согласуется с результатами полученными на основании большого количества наблюдений шаровой молнии.

6. Опасна ли шаровая молния?

В принципе, конечно, она опасна. Вспомним хотя бы смерть Рихмана. Вообще же встречи с естественной шаровой молнией, как правило, заканчиваются без трагических последствий. Из проведенного опроса выяснилось, что из полутора тысяч писем лишь в пяти сообщалось о смертельном исходе.

Чаще всего шаровая молния обходит стороной. В отдельных случаях даже прямое прикосновение молнии не причиняло никакого вреда; в других случаях такое прикосновение давало ожоги, хотя и болезненные, но отнюдь не смертельные. Следовательно, температура на поверхности молнии невысока — она либо соответствует обычной температуре, либо немного превышает ее (по — видимому, не более чем на 100 К). Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако вряд ли она превышает 300. 400°С.

Можно утверждать, что опасность шаровой молнии преувеличена. Как показывает практика, куда более опасна линейная молния.

В подавляющем большинстве случаев (более 90%) шаровая молния возникает в период грозовой активности. Но есть отдельные сообщения о появлении шаровой молнии и в ясную погоду. Можно предположить, что она возникает за счет энергии разряда обычной молнии, которая подводится к телефонному аппарату или розетке по подключенным к ним проводам.

8. Как часто она появляется?

Шаровую молнию принято считать весьма редким явлением по той причине, что ее удается наблюдать крайне редко. Однако это еще не означает, что шаровая молния редко возникает. Не следует путать частоту ее наблюдений с частотой появлений. Существует гипотеза, согласно которой шаровая молния возникает столь же часто, как и обычная молния. Обычная молния ярко вспыхивает, хорошо видна за километры и даже десятки километров; к тому же она оповещает о своём возникновении раскатами грома. Что же касается шаровой молнии, то она, конечно, далеко не столь заметна. Чтобы обратить внимание на сравнительно небольшой шар, движущийся практически бесшумно и светящийся как 50-ваттная лампочка, необходимо, что называется, столкнуться с ним “нос к носу”. Кроме того, надо учесть, что шаровую молнию наблюдают вблизи земной поверхности (на высоте от метра до десятков метров), так что она легко может скрыться за теми или иными объектами. Предположим, что шаровая молния действительно возникает в месте удара обычной молнии. Но разве часто удаётся наблюдать это место в непосредственной близости? Могут возразить, что шаровую молнию нетрудно опознать по её взрыву. Однако не всегда она заканчивает своё существование взрывом. Могут сказать, что, как отмечалось, шаровая молния взрывается в большинстве случаев (приводилось число — 55% случаев). Но ведь эти 55% относятся к случаям наблюдения, а не случаям появления. Может быть, значительно чаще молния заканчивает своё существование спокойно, без взрыва; просто мы её не замечаем.

Итак, вполне возможно, что шаровая молния — не такое уж редкое явление. Все дело в том, что наблюдатель в состоянии заметить лишь те шаровые молнии, которые либо случайно возникли вблизи него, либо приблизились к нему; во всяком случае, вряд ли кто заметит небольшой светящийся шарик на расстоянии в несколько километров. Конечно, это только предположение, гипотеза. В настоящее время мы не можем её подтвердить, как, впрочем, и не имеем оснований отбросить.

9. О физической природе шаровой молнии

Если физическая природа линейной молнии была установлена более двухсот лет тому назад, то природа шаровой молнии до сих пор остаётся не разгаданной.

Все гипотезы, касающиеся физической природы шаровой молнии, можно разделить на две группы. В одну группу входят гипотезы, согласно которым шаровая молния непрерывно получает энергию извне. К другой группе относятся гипотезы, согласно которой шаровая молния после своего возникновения становится самостоятельно существующим объектом, но все эти гипотезы не так уж и правдоподобны, как кажутся на первый взгляд. Как же быть? Возможный ответ на этот вопрос даёт так называемая кластерная гипотеза, предложенная в 1974г. И.П. Стахановым.

Кластер — это положительный или отрицательный ион, окруженный своеобразной “шубой” из нейтральных молекул. Если ион окружён молекулами воды, его называют гидратированным. Молекула воды является полярной молекулой: центры её положительных и отрицательных зарядов не совпадают друг с другом. Она в силу своей полярности удерживаются вблизи ионов силами электростатического притяжения. Вот из таких комплексов и состоит, согласно гипотезе Стаханова, вещество шаровой молнии.

Итак, согласно кластерной гипотезе, шаровая молния представляет собой самостоятельно существующее тело (без непрерывного подвода энергии от внешних источников), состоящее из тяжелых положительных и отрицательных ионов, рекомбинация которых сильно заторможена вследствие гидратации ионов. Надо признать, что данная гипотеза (в отличие от остальных) вполне хорошо объясняет все свойства шаровой молнии, выявленные в результате многочисленных наблюдений. И все же пока это только гипотеза, хотя и довольно правдоподобная.

1. Тарасов Л.В. Физика в природе. — М.: Просвещение, 1988

источник

Выполнил: Швецов С. ученик 9 класса

Исследование шаровой молнии

1. Общее представление о шаровой молнии

2. Случаи наблюдения шаровой молнии

3. Внешний вид шаровой молнии

4. Энергетика шаровой молнии

5. Шаровая молния в движении

6. Опасность шаровой молнии

7. Причины появления молнии такого типа

8. О частоте появлений шаровой молнии

9. Физическая природа шаровой молнии
Ю.Список литературы

1. Общее представление о шаровой молнии

В представленной работе будет идти речь об одном из самых интересных — с точки зрения физики — явлений природы — шаровой молнии. Шаровой молнией принято называть светящиеся образования, по форме напоминающие шар. Это явление возникает иногда во время грозы в воздухе, чаще всего, вблизи поверхности. Всегда сопровождаясь обычной молнией, шаровая молния сильно отличается от неё и по своему поведению, и по внешнему виду. В отличие от обычной (линейной) молнии, шаровая не сопровождается громом, она практически бесшумна. С другой стороны, шаровая молния может существовать до нескольких минут, тогда как обычная молния характеризуется кратковременностью. Поведение шаровой молнии является совершенно непредсказуемым. Абсолютно невозможно предсказать направление, в котором в следующее мгновение переместится светящийся шар и чем завершится его появление (взрывом или простым исчезновением).

Существует множество вопросов, касающихся шаровой молнии. Каким образом она попадает в закрытые помещения? Что служит предпосылками для ее появления? Почему она светится, но при этом не излучает тепла? Из-за чего ее форма столь длительное время остается неизменной? Эти и некоторые другие вопросы пока остаются без ответа.

2. Случаи наблюдения шаровой молнии

Познакомимся с некоторыми случаями из истории наблюдений данного явления.

Один из случаев возникновения шаровой молнии был описан М.В. Ломоносовым, который подробно исследовал на месте последствия происшедшего. Упомянутый случай произошел 26-го июля 1752 г в Петербурге в результате неудачного эксперимента, проведенного в Физической лаборатории Петербургской Академии наук. Его проводил профессор Г. В. Рихман. Целью данного эксперимента являлось исследование влияния грозы на устройство для измерения атмосферного электрического поля, изобретенное самим профессором. Погода благоприятствовала проведению эксперимента: с утра было душно, а к середине дня сгустились тучи, началась-гроза. Вместе с Рихманом в лаборатории находился его друг-гравер Академии наук.

Для того, чтобы уловить молнию, измерительное устройство Рихмана было соединено с металлический стержнем, выходящим на крышу. Когда в стержень попала молния, вблизи устройства вдруг появился светящийся голубой шар размером с кулак. Стоящий в полушаге от устройства Рихман был убит ударом прямо лоб. Раздался громкий треск, похожий на выстрел. На гравере загорелась одежда от раскалившейся проволоки от устройства.

Все вышеперечисленное не оставляет никаких сомнений в том, что Рихман был убит шаровой молнией

Описанному выше происшествию были свидетели, оказавшиеся на улице вблизи лаборатории, которые видели, как в металлический стержень на крыше попала молния. Имеется также гравюра, сделанная гравером, очевидцем трагической смерти Рихмана.

Другой случай был описан французским физиком Д’Араго, который в первой половине 19-го века собрал сведения о 30-ти случаях наблюдения шаровой молнии. Вот один из них:

» После сильного удара грома в открытую дверь влетела бело-голубая шарообразная масса диаметром 40 см и начала быстро двигаться по комнате. Она подкатилась под табурет, на котором я сидел. И хотя она оказалась у моих ног, тепла я не ощутил. Затем шаровая молния притянулась к батарее и исчезла с резким шипением. Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2мм «.

3. Внешний вид шаровой молнии

Как следует из названия, форма этого типа молнии близка к шарообразной, однако молния может вытягиваться, принимая форму груши или эллипсоида, а ее поверхность может изгибаться. Предположим, что шаровая молния представляет собой практически шар. Диаметр шаровых молний колеблется в пределах от долей сантиметра до нескольких метров, но наиболее распространенный размер молнии составляет около 15. 30 см.

Как правило шаровая молния передвигается тихо, но может издавать звуки -шипение или жужжание, особенно если она искрит. Он всегда светится -иногда ярко, а иногда довольно тускло. Яркость света шаровой молнии примерно эквивалентна яркости света 100-ваттной лампочки. Цвет молнии может быть разным, но чаще всего бывает оранжевым, красноватым, либо желтым. Внутри нее непосредственно до угасания могут появляться темные области в виде нитей, пятен, каналов. Иногда на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из нее выбрасываются снопы искр.

4. Энергетика шаровой молнии

Проанализировав последствия, оставленные шаровой молнией после своего исчезновения, можно оценить ее наименьшее количество энергии. Используем данные сообщения одного из наблюдателей: «Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм».

Значит, молния испарила около 0,45 г железа, затратив при этом энергию, равную 4 кДж. Ясно, что далеко не вся энергия шаровой молнии была

израсходована на испарение небольшого участка батареи. Исходя из этого можно сделать вывод о нижней границе энергии молнии: эта энергия оказывается в пределах нескольких килоджоулей.

В другом сообщении было указано, что деревянная причальная свая диаметром 30 см торчащая из воды была расщеплена на длинные щепки вдоль волокон шаровой молнией диаметром 30 см.

Из этого следует, что шаровая молния диаметром 25 см имеет энергию в пределах примерно 100 кДж. Такая оценка согласуется с результатами достаточно большого числа наблюдений, поэтому ее можно считать вполне правдоподобной.

5. Шаровая молния в движении

Движение шаровой молнии, несмотря на причудливость траектории, по которой оно происходит, подчинено некоторым закономерностям. Сперва, возникнув где — то вверху, в тучах, она опускается поближе к поверхности земли. Далее она перемещается практически горизонтально земной поверхности и при этом, как правило, повторяет рельеф местности. Молния чаще всего, обходит, огибает людей, как и все другие проводящие ток объекты. Она охотно проникает внутрь помещений, при этом проявляя удивительные способности в части прохождения через совершенно разные отверстия и щели, в том числе и такие, чьи размеры гораздо меньше диаметра самой молнии. К примеру, сквозь отверстие диаметром всего в несколько миллиметров может пройти молния диаметром 40 см. При проникновении сквозь малое отверстие, вещество молнии как бы переливается через отверстие, а сама она очень сильно деформируется. После прохождения сквозь отверстие молния восстанавливает свою шаровую форму, что вызывает немалое удивление.

Средний срок существования шаровой молнии колеблется в пределах примерно от 10 с до 1 мин, в зависимости от ее диаметра. Дольше всех живут молнии диаметром 10. 40 см. Очень маленькие (диаметром порядка сантиметра и меньше) и очень большие молнии (диаметром около метра и больше) существуют меньше. Исчезновение молнии также происходит по-разному. Маленькие молнии (30% случаев) обычно угасают («сгорают»), а большие (в 55% случаев) чаще всего после взрыва распадаются на части.

6. Опасность шаровой молнии

Конечно, встреча с шаровой молнией несет в себе определенную опасность, и этому есть немало подтверждений. Однако чаще всего этот тип молнии не приносит никакого ущерба для жизни или здоровья свидетелей

происшествия. Как показал проведенный опрос, лишь пять из полутора тысяч случаев, описанных в письмах закончились смертельным исходом.

Как правило шаровая молния проходит мимо проводящих объектов, в том числе и мимо человека. Температура на поверхности молнии примерно равна обычной комнатной температуре, а если и превышает ее, то ненамного (не более чем на 100 К). Это следует из того, что некоторые случаи контакта с молнией не приводили ни каким травмам. В других случаях прикосновение давало ожоги, хотя и болезненные, но далеко не смертельные. Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако скорее всего она не превышает 300. 400 ° С.

Как следует из вышесказанного, не стоит преувеличивать опасность, которую несет в себе шаровая молния. Практика показывает, что линейная молния является гораздо более опасным природным явлением.

7. Причины появления молнии такого типа

Как правило шаровая молния возникает во время грозы. Об этом говорят более 90% известных случаев. Однако не исключена вероятность появления шаровой молнии в ясную погоду, и отдельные сообщения говорят об этом. По разным предположениям, она может появиться за счет энергии разряда обычной молнии, подводящейся к розетке, либо телефонному аппарату по проводам, подключенным к ним.

Читайте также:  Сказка репка с точки зрения физики

8. О частоте появлений шаровой молнии

Считается, что шаровая молния — это достаточно редкое природное явление, поскольку имеется не так уж много случаев ее наблюдения. Но не следует путать частоту ее наблюдений с частотой появлений, и делать вывод о том, что шаровая молния редко возникает.

Согласно одной гипотезе, шаровая и линейная молнии появляются с примерно одинаковой частотой. Обычная молния ярко вспыхивает, благодаря чему хорошо заметна за километры и даже десятки километров; и кроме того всегда сопровождается раскатами грома. Шаровая молния, конечно, далеко не так заметна, так как она движется практически бесшумно, и представляет собой сравнительно небольшой светящийся шар, яркостью примерно как 50-ваттная лампочка. Увидеть его можно на небольшом расстоянии. Шаровую молнию наблюдают, в основном, недалеко от земной поверхности (на высоте от метра до десятков метров), поэтому она легко может скрыться за теми или иными объектами.

источник

В основе такого явления как шаровая молния лежит феномен природного электричества. По крайней мере так считается. Но вот что это в действительности? Тут вопрос сложный, так как противоречивых теорий, пытающихся объяснить истинную природу этого загадочного и красочного зрелища, великое множество.

Все попытки получить загадочный шар в лабораторных условиях терпят неудачу. Показания очевидцев не всегда объективны и правдивы. Фотографий, а тем более видеоматериалов ничтожно мало, к тому же, большинство из них элементарная подделка. Так что науке остаётся только довольствоваться рассказами людей, видевших это явление и испытавших на себе все перипетии такого общения.

Говорят о загадочном природном феномене уже 2 тысячи лет. Упоминали о нём и древние греки, и древние римляне. Рассказывали об этом неприятном явлении византийцы и славяне. Повествовали германцы и жители бескрайних азиатских степей. Одним словом, общей информации больше чем достаточно. Конкретики же маловато, а заниматься этим вопросом стали совсем недавно – всего 150 лет тому назад.

Пионером в изучении шаровой молнии считается французский физик и астроном Доминик Франсуа Жан Араго (1785-1853). Сей почтенный муж сделал много хорошего для науки, в том числе начал собирать данные по загадочным шарам. Он описал 35 случаев этого явления, что, конечно, было ничтожно мало и не давало объективной картины, способной хоть как-то пролить свет на данный феномен.

Заслуга французского учёного в том, что он положил начало изучению таинственного явления, а уж за ним другие подхватили данный почин и начали скрупулёзно заниматься столь интересным вопросом. В настоящее время существует не менее 10 тысяч описаний шаровых молний. То есть картина вырисовывается и принимает более менее определённые, конкретные формы.

Формы у этого сгустка энергии бывают не только в виде шара, но и в виде груши, диска, бесформенного облака, а также могут принимать и иной внешний вид, который на шар никак не похож.

Возникает данное образование по разному. Чаще во время грозы, когда небо прорезают яркие вспышки молний, а затем, выждав для солидности пару-тройку секунд, раздаётся небесный гром. Вещь неприятная, пугающая, но по-сравнению с тем явлением, которое мы рассматриваем – детские шалости и пустое сотрясание воздуха.

Загадочный шар появляется тихо и незаметно. Он может просто материализоваться из воздухе либо возникнуть из какого-то конкретного объекта. Таковым иногда оказывается столб линии электропередач, дерево, крыша или стена дома, фонарный столб либо, к примеру, железные ворота гаража. Вариантов неисчислимое количество. Был даже случай, когда сгусток энергии вынырнула в жилую комнату из розетки.

Отсюда можно попытаться сделать выводы о размерах этого образования. Если вмещается в розетку, значит размеры маленькие. Совсем нет. Шаровая молния бывает разной величины. Её габариты колеблются в пределах от одного сантиметра до одного метра. Встречаются и больше. Некоторые очевидцы говорят о 5, 10 и даже 15 метрах в диаметре. Возможно такое, нет – оставим это на совести рассказчиков.

Чаще всего сгусток энергии имеет размеры в пределах от теннисного до футбольного мяча. Но даже если он и больше, то проникнуть в узкое отверстие для него не составляет никакого труда. Дело в том, что эта светящаяся сфера может менять свою форму: вытягиваться, утончаться, превращаться в едва заметную нить и таким способом являться незваным гостем в любое помещение. Для неё нет преград. Она даже способна просачиваться сквозь стекло, не оставляя на нём никаких видимых следов.

Движется таинственный объкт по хаотичной траектории. Высота полёта – метр, может быть два. Выше он редко забирается, предпочитая оставаться как можно ближе к поверхности земли. Встречающиеся на своём пути препятствия чаще огибает, иногда проходит сквозь них. Природная стихия (сильный ветер, дождь) игнорируются. Скорость перемещения довольно быстрая: 0,5-1 м/сек.

Если со стороны посмотреть на это образование, то можно залюбоваться его ярким красивым светом. Сияние может быть разных цветов: тут и красный, и оранжевый, и голубой, и жёлтый, и зелёный. Иногда яркая сфера тяготеет к классике и окрашивается либо в белый, либо в чёрный цвет. Наблюдается и изменение оттенков, что тоже несомненно красиво и способно заворожить любого.

Яркость необычного явления соответствует примерно лампочке в 150 Ватт, поэтому не только ночью или в сумерках, но и при солнечном свете молнию можно заметить в атмосфере. Тут нужно сказать, что в тёплый ясный день данный природный феномен также имеет место быть. Случается это раз в 5 реже, чем в грозу, но факт есть факт.

Трудно поверить, но поверхность светящейся сферы совсем не горячая. Она имеет температуру окружающей среды, но до минусовой никогда не опускается. Так что зимой возле красивого шарика можно погреть руки, а вот летом прохлады от него не дождёшься.

Отрезок жизни загадочного феномена недолог. В большинстве случаев шаровая молния существует от нескольких секунд до пары минут. Очень редко живёт дольше. Иногда дотягивает до 5 минут. Рекорд долгожительства – 15 минут. Прожив этот короткий отрезок времени, загадочная сущность самоуничтожается. Происходит это после соприкосновения с поверхностью какого либо предмета или объекта, случайно оказавшегося у неё на пути.

Людям находиться рядом со сверкающим сгустом энергии нельзя – это опасно для здоровья. При своём самоуничтожении, он часто взрывается. Сила взрыва такова, что человек может получить серьёзные ожоги, а предметы, попавшие в зону взрыва, придти в полную негодность. Страдают при этом металлические части: они превращаются в искорёженную расплавленную массу. Материалы, не пропускающие электрический ток (диэлектрики), остаются целыми и невредимыми.

Самоуничтожение не всегда заканчивается взрывом. Иногда загадочная сфера просто затухает в атмосфере, а в ряде случаев распадается на части, которые также тухнут и превращаются в ничто.

Таковы свойства шаровых молний, воссозданные по рассказам очевидцев. Судя по тому, что последних не так уж много – данное явление довольно редко в подлунном мире. С таким утверждением не согласны многие учёные. Они склонны рассматривать светящиеся сферы, как неотъемлемую часть грозового фронта. Нечастые же общения с людьми объясняют тем, что в большинстве случаев подобное явление остаётся незамеченным.

На это трудно что либо возразить, так как загадочный феномен увидеть действительно сложно. Данное образование имеет небольшие размеры, живёт мгновения, поэтому и не балует человеческий глаз своим появлением. Редкие встречи, скорее, косвенно подтверждают частое возникновение шаровых молний, так как в противном случае их вообще невозможно было бы обнаружить.

Что касается встреч, то здесь очень даже подходит фраза: редко да метко. Тому доказательством может служить трагический случай произошедший в 1753 году в Санкт-Петербурге. Непоправимое случилась с известным в научных кругах человеком профессором Георгием Вильгельмовичем Рихманом (1711-1753).

Это был исследователь от бога. В тот роковой июльский день он с ассистентом проводил испытание сконструированного им устройства для измерения атмосферного электрического поля. Погода была самая подходящая. За окном лил проливной дождь и сверкали молнии. Воздушная среда была наэлектризована до предела и должна была в полной мере выявить все достоинства и недостатки профессорского детища.

Рихман подключил устройство к металлическому стержню, тянущемуся вдоль стены на крышу. Там, в свою очередь, стоял ещё один металлический стрежень, который и принимал на себя все удары атмосферных капризов.

Прошло совсем немного времени. Профессор стоял возле устройства, ассистент находился от него метрах в трёх. Неожиданно, из металлического стержня как бы выплыла длинная светящаяся бледно-жёлтым светом полоска. Она напоминала собой короткую змею, свободно парящую в воздухе. Непонятное образование очень быстро трансформировалось в круглый шар величиной с кулак. Присутствующие замерли, заворожено глядя на это явление.

Шар, издавая тихий шелестящий звук, стремительно двинулся в сторону Рихмана и коснулся его лба. Тут же возникла яркая вспышка, сопровождаемая громким хлопком, и шар исчез. Профессор потерял сознание, упал на пол, а бросившийся к нему ассистент увидел перед собой сильно обожженные лоб и лицо. Привести пострадавшего в чувство не удалось. Человек умер, став одной из жертв шаровой молнии.

В 1781 году в своём замке в Шотландии погиб лэрд Бьюкэнан. Мужчина находился в комнате, окно было распахнуто. На улице стояла сплошная завеса дождя и сверкали молнии. Хозяин замка беседовал со слугой, когда неожиданно в окно стремительно влетел ярко-красный шар размером с яблоко. Он в мгновение ока оказался возле головы лэрда и коснулся виска. Раздался взрыв – дворянин упал. Слуга бросился к господину, но тот уже был мёртв.

Продолжил этот печальный список Докальд Смит из городка Пайн-Вью (штат Орегон, США). Дождливым летним днём 1952 года он ехал в машине по пригородной трассе. За рулём сидела жена, а мужчина устроился рядом, смотря скучающим взглядом на шустро работающие дворники.

Его меланхоличное настроение как рукой сняло, когда прямо перед лобовым стеклом появился небольшой грушевидной формы объект. Его переливчатый ярко-синий цвет притянул взор и супруги. Но семейная пара недолго любовалась столь красивым видением. Загадочная сущность непонятным образом проникла сквозь лобовое стекло и коснулась лица мужчины. Раздался громкий хлопок и запахло горелым мясом.

Жена ударила по тормозам, машина пошла юзом, но, уткнувшись в отбойник у дороги, остановилась. Перепуганная женщина наклонилась к потерявшему сознание мужу и с ужасом обнаружила, что он мёртв.

К счастью, история знает немного подобных случаев. В основном люди отделываются лёгким испугом, иногда небольшими ожогами. В идеале же, с таким загадочным явлением лучше не сталкиваться никогда. А то, что оно загадочное – нет никаких сомнений.

При скрупулёзном и тщательном изучении загадочного феномена возникает очень много вопросов, ответ на которые найти достаточно сложно. Самое первое и пожалуй самое непонятное лежит, как говорится, на поверхности. Это поразительная устойчивость данного образования.

По сути, шаровая молния – сгусток газа. Причём в центре светящейся сферы он должен иметь очень высокую температуру, иначе, почему яркое сияние? Но если газ так раскалён, то по всем законам он должен немедленно смешаться с окружающим воздухом. Однако этого не происходит, и на протяжении не то что секунд, а минут светящаяся сфера перемещается в пространстве, наводя ужас на окружающий мир.

Такое возможно объяснить, только, наличием сильного поверхностного натяжения на границе, отделяющей таинственное образование от окружающей атмосферы. Но подобного натяжения между двумя газовыми средами на зелёной планете возникнуть не может: это противоречит всем существующим законам природы.

Даже если предположить, что в центре сияющей сферы находится плазма, в которую переходит газ при очень высоких температурах, то это ничего не меняет. Плазма – четвёртое агрегатное состояние вещества после газообразного, жидкого и твёрдого. Оно обладает очень высокой проводящей средой, активно взаимодействует с магнитным и электрическим полями, но по устойчивости сродни газу, так как собственно и представляет из себя тот же газ, только ионизированный.

К тому же, образовавшись, плазма, находясь в окружающей среде, должна мгновенно рекомбинировать (захват ионом свободного электрона) и потерять свои электромагнитные свойства. Этого не происходит. Мощный сияющий заряд ищет поверхность, к которой он может пристать и взорваться, выделив при этом большое количество энергии.

Энергии так много, что металл, испытавший на себе воздействие таинственного шара, плавится и принимает вид, какой бывает после соприкосновения с газосваркой. Откуда берётся такое большое количество энергии в маленькой светящейся сфере?

Невольно напрашивается вывод, что загадочное природное образование существует не само по себе, а имеет какой-то внешний источник энергетической подпитки, невидимый человеческому глазу. Где находится этот источник: в реальном мире либо в другом измерении – ответа на это нет.

Вызывает также недоумение траектория движения необычной молнии. Она огибает препятствия, выбирает направления движения, как будто является живым разумным существом или объектом, управляемым со стороны. Объяснить такое с обычных, общепринятых научных позиций невозможно.

А изменение формы, проникновение в узкие щели – для электрического заряда такое немыслимо. По всем законам электростатики данное образование должно было бы притянуться к поверхности, потухнуть и раствориться в воздухе. Всё же происходит совсем иначе.

Вот это «иначе» и смущает умы людей, рождает на свет десятки и десятки различных гипотез и предположений. Сияющим феноменом занимаются и серьёзные учёные мужи, и неоперившиеся студенты, и просто любители, поставившие перед собой благородную цель раскрыть тайну столь загадочного явления.

Некоторые маститые мэтры от науки считают шаровую молнию результатом действия стоячей электромагнитной волны. Стоячая волна образуется в результате суммы двух волн, распространяющихся в разных направлениях (отражённая и падающая). Такое образование, возникшее между облаком и землёй, имеет свои максимумы и минимумы амплитуды.

Критическая амплитуда подобной волны может вызвать пробой воздуха. Следствием этого становится газовый разряд, являющийся ни чем иным как шаровой молнией. Последняя оказывается в проводящей среде и, являясь частью силовых линий стоячей волна, осуществляет движение, имея постоянную энергетическую подпитку от своего источника.

Другая теория рассматривает таинственное образование в виде структурно устойчивой уединённой волны (солитон) с согласованными колебательными волновыми процессами. Это ничто иное как сгусток сжатого воздуха, в котором циркулирует белый свет. Сжатие же обеспечивается за счёт эффекта изменения линейных размеров вещества при наложении электрического поля (электрострикция).

Сжатый воздух является световодом и препятствует излучению света в атмосферу. Таким образом, по данной теории, шаровая молния представляет собой обычную оптическую модель или световой пузырь. Возникает он в результате разряда линейной молнии, а смещается в направлении скорейшего возрастания показателя преломления окружающей воздушной среды.

Совсем по другому видится данное эффектное явление отдельным исследователям, рассматривающим его как результат возникновения положительных и отрицательных ионов воздуха в результате разряда обычной (линейной) молнии. Мгновенной рекомбинации здесь не происходит из-за взаимодействия образовавшихся зарядов с водой.

В соответствии с законом о взаимодействии точечных электрических зарядов (закон Кулона), эти ионы собираются в шар и могут существовать так какое-то время, пока не будет разрушена защищающая их водная оболочка.

Имеет место гипотеза, привязывающая возникновение шаровой молнии к термохимическим реакциям или эффектам. Последние происходят в насыщенном водяными порами воздухе под действием электрического поля. Здесь правит бал теплота химических реакций, осуществляющихся посредством молекул воды и ионов.

Существует также точка зрения, базирующаяся на теории о монополе – гипотетическом элементарном магнитном заряде. Он образуется в окружающей среде, в определённых условиях, под действие импульса магнитного поля. Оказавшийся рядом с монополем протон распадается на позитрон и мезоны. В процессе распада выделяется большое количество энергии. Высвободившийся позитрон соединяется с электроном. При их аннигиляции (реакция перевоплощения частиц и античастиц в иные частицы) также выделяется определённое количество энергии.

Это, так сказать, прелюдия. Теперь суть. Лежит она в той области, где льёт дождь и сверкают молнии. В зоне действия одного из таких мощных электрических разрядов присутствует некая пылинка. Обладает она определённой массой и характерными только для неё электромагнитными характеристиками.

В какой-то момент, на это мельчайшее образование воздействует импульс тока молнии. Результатом становится возникновение двух монополей с противоположными полюсами (зарядами). Они воссоединяются в устойчивую вращающуюся пару и начинают взаимодействовать с окружающей их атмосферой. В той же присутствует множество протонов, которые и начинают распадаться, выделяя энергию.

Читайте также:  Вещества с точки зрения зонной теории

Разорвавшие свои связи позитроны встречаются с электронами и аннигилируют, что приводит к дополнительному выделению энергии. Она также поступает от распада ядер. Получается некий энергетический сгусток, в центре которого вращаются монополи – антагонисты. Это и называется шаровой молнией.

Но на начальной стадии её не видно. Лицезреть же это образование возможно будет только тогда, когда соотношение количества выделенной энергии и объёма энергетического сгустка превысит некую величину, зависящую от освещения окружающей среды. Вот тогда светящаяся сфера и засияет в атмосфере, доступная человеческому глазу во всей своей первозданной красе.

Данная теория далеко не последняя. Если их все перечислять, то не хватит ни сил, ни времени. В любом случае это здорово, что существует столько диаметрально противоположных точек зрения. Люди мыслят, экспериментируют, ищут какие-то новые решения.

Первым, кто попытался получить загадочную энергетическую сферу в лабораторных условиях, был изобретатель, физик и инженер Никола Тесла (1856-1943). В 1897 году он, проводя опыты с газовыми разрядами, отключал напряжение и наблюдал светящийся шар диаметром 5 сантиметров на протяжении 15 секунд. Будучи человеком скрытным, Тесла никого не посвятил в методику эксперимента, повторить же данный опыт не смог ни один учёный.

Уже в 50-е годы XX столетия этим вопросом занимался академик Пётр Леонидович Капица (1894-1984). Ему удалось создать устойчивый газовый разряд сферической формы в гелиевой среде. Существовало это образование всего 2 секунды, а затем распадалось. Другие исследователи не намного продвинулись вперёд. Если при низком давлении ещё удавалось воспроизвести устойчивое образование, жизнь которого продолжалась 3 – 4 секунды, то при атмосферном давлении не получалось ничего.

В первом десятилетии XXI века картина аналогичная. Получить экспериментальным путём шаровую молнию пока не удаётся никому. Может где-то и есть люди, продвинувшиеся в этом вопросе дальше других, но о них широкой общественности ничего не известно.

Тем временем загадочный феномен продолжает жить своей жизнью. Он поражает случайных очевидцев своей красотой, необычностью и непредсказуемостью поведения. Тайна его возникновения невольно направляет мысли в область сверхъестественного, неподвластного пониманию человеческого разума. Но каждый знает, что чудес не бывает, а есть только явления природы, пока ещё не нашедшие своего места в фундаментальном здании мировой науки.

Cтатью написал ridar-shakin

Источники: Смирнов Б.М. «Свойства шаровой молнии»
Григорьев А.И. «Шаровая молния»

источник

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.

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.

  • 1. Статья в материалах совещания: «Физика атмосферы: электрические процессы, радиофизические методы исследований» А.М. Анпилов, Э.М. Бархударов, В.А. Копьев, И.А. Коссый Удар атмосферного электрического разряда о водную поверхность, Редактор Н.Н. Кралина, Типография Института прикладной физики РАН, 603950 Н.Новгород, ул. Ульянова, 46.
  • 2. А.М. Прохоров: Большая Советская Энциклопедия (3 редакция).

источник