Меню

Где чаще всего есть шаровая молния

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

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

Что такое шаровая молния?

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

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

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

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

Сомнения по поводу существования шаровой молнии

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

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

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

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

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

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

История наблюдений за шаровой молнией

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

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

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

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

Современные свидетельства

Исторические попытки воспроизвести шаровую молнию искусственно

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

Современное воспроизведение шаровой молнии

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

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

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

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

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

Шаровая молния опасна?

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

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

Читайте также:  Замена глушителя приора седан своими руками

Также категорически нельзя ничего бросать в плазменный шар: это вполне может привести ко взрыву.

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

Источник

Существуют ли шаровые молнии? Наблюдения и эксперименты

Вы когда-нибудь видели шаровую молнию? В интернете можно найти много роликов, на которых якобы запечатлели это феноменальное событие. Но в большинстве своем они отдают жутким «фотошопом». Кажется, что только наши бабушки вживую сталкивались с парящими сгустками электричества. Хотя свидетельства очевидцев шаровых молний часто регистрируют, систематизируют и даже пишут по ним целые монографии, которые становятся учебными пособиями в вузах. Существуют ли шаровые молнии? Чем они могут быть на самом деле и что об этом думают ученые?

Наверное, в детстве каждый из нас слышал истории о шаровых молниях, которые залетают в дома и могут вызвать пожар. А потому наши бабушки настаивают: форточки во время грозы должны быть закрыты — чтобы в них не дай бог не залетела шальная шаровая молния. Судя по многим историческим свидетельствам, с шаровыми молниями или похожими на них явлениями люди регулярно сталкиваются еще с античных времен и в разных уголках света.

«Вечером я гуляла и побежала в сторону деревни, собака — за мной. Тут раздался раскат грома, и вслед за нами помчался маленький блестящий шарик. Через несколько секунд шар нагнал собаку, коснулся ее, раздался оглушительный треск. Собака упала. Шкура на ней обуглилась».
Наблюдатель, 1920 год

Описания эти сильно разнятся, однако некоторые закономерности вывести можно. Итак, шаровая молния — это светящаяся сфера размером с небольшой капустный кочан. Часто она появляется до, после или во время грозы после удара молнии. Иногда ее появление никак не связано с погодой. Наблюдают шаровую молнию в течение нескольких секунд или минут. Она может быть разных цветовых оттенков.

Видный исследователь шаровой молнии Александр Григорьев, который трудился в Ярославском государственном техническом университете, посвятил сбору свидетельств от очевидцев шаровых молний многие годы. Он систематизировал тысячи рассказов и пришел к выводу, что чаще всего шаровая молния просто уходит из поля зрения наблюдателя (40%). Иногда она взрывается (26%) или просто тихо угасает (13%), разряжается в землю (8%) или в проводник (6%).

«В полутора метрах я увидел белый шар диаметром 20—25 сантиметров, висевший на высоте полутора метров. Он светился, как лампочка в 15 ватт. Шар казался состоящим из шевелящихся маленьких бело-красноватых искорок».
Наблюдатель, 1962 год

Характеристики наблюдаемых объектов очень сильно варьировались, а потому сам исследователь отмечал, что создать какой-то усредненный «портрет» шаровой молнии не представляется возможным. И это лишь одна из многих сложностей в изучении феномена.

Российские эксперименты

Другая же заключается в невозможности воссоздать шаровую молнию в лабораторных условиях. Прагматический оттенок изучение шаровых молний приобрело после 1950-х годов и развертывания работ в области физики плазмы. Внешне шаровая молния схожа с объектами плазменной природы, но в идеальных лабораторных условиях эти объекты не могут существовать десятки секунд и при этом активно светиться.

Попытки воспроизвести шаровую молнию в лаборатории предпринимались неоднократно. Не сказать, что они были удачными. Иногда удавалось воспроизвести светящиеся объекты, но по своим свойствам они напоминали шаровые молнии лишь отдаленно.

Геннадий Шабанов из Петербургского института ядерной физики РАН в прошлом десятилетии опубликовал научную работу о своих экспериментах по рождению шаровой молнии в лаборатории. Делал он это с помощью экспериментальной установки. У поверхности воды с помощью электрического разряда удавалось создать светящийся шаровой объект. Однако время его жизни было не в пример короче шаровых молний — всего несколько сотен миллисекунд.

Тем не менее исследователи были убеждены, что «формирующееся светящееся образование является аналогом природной шаровой молнии», так как оно успевало демонстрировать свойства природной шаровой молнии. Среди них — отсутствие взаимодействия с диэлектриками, расплавление и распыление проводников, изменение цвета в зависимости от наружной освещенности и фона и так далее.

Ученые провели несколько экспериментов по уточнению температуры их аналога природной шаровой молнии. На высоте 15 сантиметров от электрода аналог не смог расплавить диэлектрик с температурой плавления около 200 градусов по Цельсию. Хлопчатобумажная нить, размещенная на высоте 25 сантиметров от электрода, не загорелась. Когда на нить нанесли тонкий слой коллоидного графита, она загорелась моментально. Ученые сделали выводы, что их аналог оказался довольно холодным, но может проявлять «огонек» в случае с электропроводными телами, в том числе с человеческими.

Такие шарообразные светящиеся объекты удается получать ученым по всему миру. Не всякая команда берется называть их шаровыми молниями — скорее долгоживущими плазменными образованиями.

Наблюдение природной шаровой молнии учеными

В 2014 году в авторитетном рецензируемом журнале Physical Review Letters Цзяньюн Цен с коллегами из Северо-западного педагогического университета Китая описали свой опыт наблюдения шаровой молнии в дикой природе. Они случайно зафиксировали шаровую молнию с помощью видеокамер и спектрографов.

Когда обычная линейная молния ударила в землю, возник шар шириной 5 метров. Он пролетел над землей 15 метров и исчез спустя 1,6 секунды. Спектрограф показал, что основными элементами в шаре были кремний, железо и кальций — те же элементы, которые находились и в почве.

Это наблюдение стало подтверждением теории новозеландца Джона Абрахамсона. В 2000 году он предположил, что после удара молнии в землю внезапное мощное тепло испаряет из почвы оксид кремния. Затем ударная волна поднимает газ в воздух. Если в почве есть углерод (от мертвых листьев или кореньев), он «крадет» кислород из оксида кремния, оставляя облако чистого кремниевого пара. Затем атмосферный кислород повторно окисляет горячий шар газа, что и заставляет шар светиться.

Читайте также:  Мицубиси l200 каталог запчастей

В лабораторных экспериментах в Бразилии и Израиле эта теория также находила подтверждение: когда ученые воздействовали электрическими разрядами на кремниевые пластины, выделялся пар, который затем окислялся. Выглядело это как маленькие светящиеся шары.

Источник

Шаровая молния: самое таинственное природное явление (13 фото)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:  Глушитель работает тише ваз 2106

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник