Меню

Гипотезы о том что такое шаровая молния

Гипотезы о том что такое шаровая молния

Существует немало загадочных явлений происходящих на нашей планете, которые мало изучены людьми. Одним из таких явлений является шаровая молния. Эта аномалия, как её еще называют, очень редкая и в лабораторных условиях её наиболее точно повторить ещё никому не удавалось. Всего, по некоторым данным, зарегистрировано около 10000 появлений шаровой молнии, как правило, во время грозы. Существуют более 400 теорий образования шаровой молнии. Что же из себя представляет шаровая молния?

Шаровые молнии могут отличаться внешним видом. Однако 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 о С. 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[7].

Первое возникновение шаровой молнии было засвидетельствовано в описании одного из самых трагических происшествий, случившееся 21-го октября 1638-го года. Шаровая молния на большой скорости через окно буквально влетела в церковь деревни «Вайдкомб-Мур». Очевидцами было рассказано, что тогда еще непонятный для них искрящийся огненный шар в диаметре более двух метров каким-то образом выбил силой из церковных стен пару камней и деревянные балки[9].

Как уже говорилось раннее, существует множество теорий насчет образования и протекания шаровой молнии. Среди которых данному явлению присваивают божественную кару, участие НЛО и так далее, но мы рассмотрим наиболее научные и правдоподобные теории.

Проникновение шаровых молний в жилые дома и их способность образовываться внутри самолетов крайне сложно объяснить. Объяснения того, как они образовываются, даже более разнообразны, чем их физические характеристики. К примеру, согласно различным теориям, шаровая молния может представлять собой облако раскаленных кремниевых частиц, природную ядерную реакцию, эпилептическую галлюцинацию, возникающую из-за воздействия молнии, миниатюрную черную дыру, соединение целлюлозы и других природных полимеров и наполненный микроволнами пузырь плазмы.

В научной работе, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research Atmospheres, ученые объединенной организации научных и индустриальных исследований (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, CSIRO) и австралийского Национального университета, выдвинули теорию, подкрепленную математическими выкладками, которая объясняет процессы, приводящие к появлению, происходящие при формированию шаровых молний.

В основе теории лежит предположение, что шаровая молния не является результатом воздействия микроволнового излучения, аннигиляции антивещества или медленно горящих мелких частичек кремния, которые являются побочными продуктами обычного грозового разряда.

Согласно этой теории, накопленные в воздухе ионы создают в воздухе электрические поля, которые действуют как препятствия для дальнейшего движения ионов. Наличие таких препятствий в некоторых случаях становится причиной скопления высокоионизированного газа в малой области пространства, своеобразного зародыша шаровой молнии. Существование препятствий из электрических полей, по мнению ученых, объясняет тот факт, что некоторые шаровые молнии видны как будто бы они находятся за толстым слоем стекла.

Такая теория объясняет, почему шаровые молнии чаще всего возникают во время гроз и неподалеку от мощных излучателей энергии. Грозовые разряды и излучатели радаров самолетов являются мощными источниками потоков ионов, которые скапливаются и возбуждают молекулы воздуха, что приводит к формированию шаровой молнии, которая затем разрушается тихо или громко, взрываясь, как хороший заряд[8].

Одна из самых известных теорий была выдвинута нашим соотечественником, нобелевским лауреатом, академиком Петром Леонидовичем Капицей. В 1955 году он опубликовал доклад «О природе шаровой молнии». В своей работе Капица объясняет и возникновение шаровой молнии, и многие (если не все) её странные особенности возникновением коротковолновых электромагнитных колебаний в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью.

Читайте также:  Какие шаровые подходят для шевроле авео

Но вот чего академику не удалось объяснить, так это природу тех самых коротковолновых колебаний[3].

Следующую гипотезу выдвинул Б. М. Смирнов. Он предположил, что у шаровой молнии внутри есть ядро, которое состоит из некой ячеистой структуры. Вокруг ядра находится достаточно прочный каркас, состоящий из плазменных нитей. Но поведение огненных шаров ученый также объяснить не смог.

Д. Тернер выдвинул свою версию происхождения этого явления. По теории Тернера шаровая молния возникает из-за термохимических реакций, которые возникают в водяном паре при сильном электрическом поле. Но и в этой теории есть множество нестыковок.

Одной из самых стройных теорий можно считать гипотезу новозеландских химиков Д. Динниса и Д. Абрахамсона. Ученые постарались доказать, что плазменные шары возникают при ударе линейной (обычной) молнии в почву. При этом возникает клубок карбида кремния и волокон кремния. Постепенно окисляясь на воздухе, эти волокна начинают излучать свет. Так и возникает огненный шар температурой 1200 – 1400° C, который медленно тает на воздухе. Если температура молнии превышает эти значения – она взрывается. Но, какой бы правдоподобной ни была эта теория, она не смогла объяснить многие факты[1].

Известный советский физик-теоретик Я.Френкель считал, что шаровая молния – это образование, вызванное созданием при ударе обычной молнии газообразных химически активных веществ. Они горят в присутствии катализаторов в виде частичек дыма и пыли. Но науке не известны вещества с такой колоссальной теплотворной способностью.

Сотрудник НИИ механики Московского государственного университета Б.Парфенов считает, что шаровая молния – это тороидальная токовая оболочка и кольцевое магнитное поле. Когда они взаимодействуют, из внутренней полости шара выкачивается воздух. Если электромагнитные усилия стремятся разорвать шар, то давление воздуха, напротив, пытается смять его. Если эти силы уравновешены, то шаровая молния приобретет стабильность[6].

Таким образом у той или иной теории есть свои недочеты.

Попытки воспроизвести шаровую молнию оказывались неудачными, что обескураживало физиков во всем мире, тогда как успех в этом деле был бы, безусловно, гигантским шагом вперед. Ведь можно было бы создавать шаровую молнию «по заказу» и проводить с ней эксперименты в лаборатории.

Но вот лет двенадцать тому назад два инженера-электрика, братья Кеннет и Джеймс Корум из американского штата Огайо получили в лаборатории электрические шаровые молнии различных, очень ярких цветов.

Удивительно, что сведения, необходимые для этого открытия, были доступны уже на протяжении более ста лет, они содержались в записках 1899 года легендарного физика, доктора Николы Теслы (1856-1943 годы). Именно воспроизведение братьями Корум эксперимента, описанного Теслой, сделало общедоступным то, что, по недосмотру, длительное время оставалось тайной.

В список теорий возникновения шаровых молний входят предположения о том, что они могут быть крохотными черными дырами или небольшим ядерным взрывом. Руководитель группы ученых профессор Герд Фуссман пояснил, что ранее неоднократно предпринимались попытки создания шаровой молнии в лабораторных условиях. Одна из команд исследователей смогла получить шары плазмы, состоящие из ионизированного газа. Российская группа ученых создала подобие этого явления, производя электрические разряды над водой.

Эксперимент команды профессора Фуссмана основывается на опыте российских исследователей. В сосуд, наполненный водой, опускают два электрода, один из которых изолирован от влаги глиняной трубкой. Во время высоковольтного разряда жидкость поступает в трубку, испаряется и образует плазмоид, состоящий из молекул воды. Несмотря на то, что сами плазмоиды достаточно холодные, они излучают яркий свет[4].

Тот факт что шаровая молния притягивается и портит все электрические приборы, плавит провода и взрывает телевизоры свидетельствует о том, что данное явление возможно имеет заряд. Были случаи, когда она буквально плавила железную монету и оставляла совершенно целым, лежавшую рядом бумажную купюру, что даёт понять о высокой температуре внутри шаровой молнии и его реакции на проводник с меньшим сопротивлением. Действия этого явление на человека крайне разнообразно: кому-то оставляет страшные ожоги на теле иногда в виде рисунков, у некоторых эта встреча остаётся последней, причём убитые шаровой молнией долго не разлагаются, и у него замедляется процесс старения. Мы всё же полагаем, что электрическое составляющее у шаровой молнии всё же присутствует, так как она имеет характерные черты электрического тока, это, к примеру, идти по пути меньшего сопротивления (случай с монетой), излучает энергию (взрыв телевизора), а так же тот факт, что что-то похоже повторил Тесла, это подтверждает.

Читайте также:  Запчасти на электрорубанок rebir

Источник

Шаровая молния — что это: миф или реальность?

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

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

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

Что такое молния: как образуется природное явление?

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

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

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

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

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

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

Схема образования наземной молнии. Источник: kipmu.ru.

Как обойти электрическое сопротивление?

Электрическое сопротивление преодолевается благодаря явлению, называемому ионизацией.

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

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

Лидер — этап развития некоторых типов электрических разрядов.

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

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

Шаровая молния с точки зрения физики

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

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

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

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

Краткая историческая справка: эволюция представлений о шаровой молнии

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

Читайте также:  Запчасти для дрелей black decker

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

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

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

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

Гипотезы возникновения и происхождения шаровой молнии.

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

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

Научное открытие или заблуждение?

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

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

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

Спектр шаровой молнии, зарегистрированный китайскими учеными в 2014 году.

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

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

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

Шаровая молния — FAQ

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

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

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

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

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

Источник