Чтение онлайн

Как правило, шаровая молния имеет достаточно четкую поверхность, отделяющую ее от окружающего воздуха, т. е. имеется типичная граница разделения двух различных веществ. Водяная пленка, благодаря поверхностному натяжению, способна при низких температурах обеспечить четкую границу, с ростом температуры пленки (до 100 °C) граница будет размываться.

Форма шаровой молнии близка к сферической, что подтверждают сообщения до 90 % наблюдателей. Остальные наблюдатели утверждают, что ее форма совпадает с эллипсоидной или грушевидной. Лишь незначительное число наблюдателей (порядка долей процента) указывают на тороидальную и другие формы. Очевидно, что форма шаровой молнии стремится к сферической, поскольку этой форме соответствует расход минимума энергии. Стремление шаровой молнии сохранить сферическую форму связано не только с фактом существования у нее поверхностного натяжения. По мере остывания ее форма приближается к сферической. На форму молнии могут оказывать воздействие электрическое поле и сила тяжести. Так, под действием силы тяжести жидкость с поверхности пленки может стекать в нижней ее части, придавая молнии грушевидную форму.

В принципе, по мере угасания она может иметь кратковременно и тороидальную форму.

Время жизни шаровой молнии определяется временем диссипации магнитной энергии, запасенной в ней. В плазме с радиусом 10 см время жизни плазмоида составит около 10 секунд. Это время согласуется с временем, установленным наблюдателями.

Полная энергия шаровой молнии равна сумме магнитной, электростатической, поверхностной и тепловой энергий. Приведем наиболее интересную оценку, сделанную на основании следующего сообщения:

«Летом 1977 г. в г. Фрязино Московской области преподаватель и группа школьников, находившихся в классе на втором этаже, увидели «мохнатый» светящийся шар диаметром примерно 5 см, который приблизился к наружному оконному стеклу. В стекле образовалось небольшое круглое отверстие со светящимися краями красного цвета. Постепенно диаметр отверстия увеличился до 3–4 см. Вслед за этим шаровая молния ярко вспыхнула и исчезла с громким звуком. В этот момент преподаватель, державший в руках включенный эпидиаскоп, почувствовал удар током. Второе (внутреннее) стекло оконной рамы не пострадало. Время, в течение которого молния проплавила стекло, наблюдатели оценивают в 5 секунд».

Исследователь Стаханов И. П., который собирал информацию об этом случае, пишет: «Обследование показало, что диаметр отверстия в стекле оказался 5 см при толщине стекла 2,5 мм, отверстие представляло собой правильный круг. Стенки отверстия конусообразные, так что его диаметр со стороны поверхности, обращенной к шаровой молнии, был на 1 мм больше. Это указывает на поверхностный характер нагрева…»

Было произведено моделирование процесса нагревания стекла лучом лазера с длиной волны 10,6 мкм. В результате установлено, что нагрев должен быть кратковременным, мощным и локальным. В противном случае стекло растрескивается и отверстие имеет неправильную форму. Для нагревания стекла (массой ~8 г) до температуры размягчения стекла (1000 °C) требуется около 10 кДж. Это согласуется с оценкой запаса энергии в шаровой молнии диаметром около 10 см. Из многочисленных наблюдений следует, что, как правило, шаровая молния проделывает на своем пути отверстия значительно меньшие, чем ее диаметр. Это сообщение является важным для понимания физики шаровой молнии.

Полученные значения плотности энергии и времени жизни позволяют надеяться на возможность осуществления термоядерного синтеза в магнитной ловушке шаровой молнии. В процессе диссипации магнитной энергии отношение давления плазмы к давлению магнитного поля возрастает, и в плазме могут развиться неустойчивости, которые приведут к разрушению магнитной ловушки и выбросу плазмы в атмосферу. Неблагоприятное распределение давления может возникнуть при попадании внутрь шаровой молнии пылинок. В результате развития неустойчивости энергия шаровой молнии превращается в тепло окружающего газа, шаровая молния взрывается. Сила взрыва определяется полной энергией, имеющейся в молнии в этот момент.

Согласно такой модели наблюдений шаровой молнии в ясную погоду не должно быть. Часть таких сообщений можно отнести к разряду ошибочных, поскольку разряды могут происходить из небольших туч на достаточно значительном расстоянии от наблюдателя, и он может их не заметить. Однако полностью отрицать такие утверждения нельзя. В принципе, шаровая молния может прийти из космоса. Единственно, что необходимо отметить, — при зарождении ее размеры должны быть огромными, так как время ее жизни пропорционально радиусу.

Согласно многочисленным сообщениям наблюдателей, шаровая молния часто исчезает около металлических предметов, иногда оставляя на них заметные следы оплавления. В некоторых сообщениях подробно описывается процесс «разгорания» шаровой молнии, находящейся в контакте с металлическим предметом, и увеличения ее объема. Подобные эффекты наблюдаются при медленном увеличении теплообмена в области контакта. Поскольку давление электронов при этом уменьшается, шаровая молния должна расширяться, чтобы сохранить равновесие. С увеличением объема действующая на нее сила Архимеда также увеличивается, и она может оторваться от предмета.

Наиболее драматические последствия возникают, если проводник касается бессиловой области плазмоида. В этом случае быстрое охлаждение сгустка плазмы приведет к увеличению скорости диссипации магнитного поля и, следовательно, к генерации индукционного электрического поля. Это поле может вызвать в проводнике значительный импульс тока. Очевидно, что во время взрыва шаровой молнии из-за кратковременности этого процесса индуцируется мощный электромагнитный импульс. Имеется достаточно много сообщений о перегоревших предохранителях в приемниках, о появлении во время взрыва искр между антеннами и другими металлическими предметами. Некоторые наблюдатели сообщают о появлении искровых пробоев на значительном расстоянии от места взрыва. При соприкосновении с телом человека молния может вызвать такие же болезненные ощущения, как и при поражении электрическим током.

Шаровая молния в устойчивом состоянии является источником шумового излучения. Имеется немало убедительных сообщений на эту тему. Вот наиболее яркое из них— сообщение В. И. Степанова: «…При появлении шаровой молнии треск в телефонной трубке стал оглушительным и достиг своего апогея на минимальном расстоянии от телефонного аппарата. Молния обошла весь вагончик по периметру на высоте 1 м от пола и вышла в ту же дверь, в которую вошла. При этом треск в телефонной трубке продолжался еще несколько секунд и плавно затух. Восстановилась тишина…»

Многие наблюдатели сообщают также, что от шаровой молнии исходит звуковое излучение в виде потрескиваний и шипения. Наблюдаются светящиеся точки на поверхности шаровой молнии и испускание искр. Вот как подобное наблюдение описывает доктор физико-ма-тематических наук А. Митрофанов:«…Двигалась в полном безмолвии, как, впрочем, и пропала без всякого звука. Она была тусклая, я бы сказал, фонарно-млечного цвета, примерно такого, как выглядит ртутная лампа низкого давления через матовую пластинку. Граница шара была не размытой. Какой-нибудь внутренней структуры рассмотреть не удалось, однако на фоне шара были заметны какие-то прыгающие светлые точки, довольно яркие, словно ночные бабочки у фонаря…»

Очевидно, что шумовое радиоизлучение, светящиеся точки и искры являются следствием микропробоев на поверхности шаровой молнии. Выбросы горячей плазмы могут происходить в местах микроразрушений водяной пленки. В частности, пленку могут проколоть пылинки, случайно попадающие на ее поверхность. Микропробои сопровождаются шумовым радиоизлучением в широком диапазоне частот. Эти наблюдения являются косвенным подтверждением существования сильного электрического поля на границе шаровой молнии. Во влажном воздухе выбросы плазмы быстро «залечиваются» образованием в этих местах кластерной плазмы и водяной пленки.