Меню

Как часто появляется шаровая молния

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.

Читайте также:  Как замкнуть стартер ваз классика

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.

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

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.

Читайте также:  Как самому проверить шаровую опору на ваз 2109

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.

Читайте также:  Как подсоединить реле стартера на мотоцикл

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.

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