Фізична
модель кульової блискавки
Микола Носков
Протягом
століть багато дослідників в усьому світі намагалися розкрити секрет кульовий
блискавки (далі ШМ), однак природа її поки що все ще залишається таємницею за сімома
печатками. Так, у монографії Дж. Баррі «Кульова і четочная блискавки» [1] (1983)
згадується близько чотирьохсот авторів, які вивчали явище ШМ. Серед них
Ломоносов і Ріхман (1753), Тейт (1880), Ріманом (1897), Гезехус (1899). Особливий
інтерес викликають автори, в роботах яких висловлені більш-менш реальні
гіпотези природи ШМ: Рабат (високовольтний електричний розряд у розрядженому
газі); Капіца [2] (ШМ підживлюється невидимим каналом лінійної блискавки); Смирнов
[3] (перезарядка іонів у плазмі на багатоелектронних домішок); Баррі (горіння
вуглеводнів), Стаханов [4] (утворення високотемпературних кластерів --
високомолекулярних плівок у вигляді бульбашок) і ін
В
1975 ... 1977р. Стаханов буквально почав штурм по спробі розкрити природу
ШМ. Через журнал «Наука и жизнь» він звернувся до населення колишнього СРСР з
проханням до очевидців надіслати опису явища ШМ. Прийшло більше тисячі листів.
Стаханов провів обробку отриманих відомостей. Результати можна виразити його ж
словами: «матеріали опитування населення ще раз підтвердили, що реальність ШМ НЕ
залишатися відкритим ». І слід додати: "... і поки яка-небудь з висловлених
гіпотез не буде реалізована в експерименті ».
Аналіз описів
очевидців показав, що ШМ:
полум'яне
освіта, що має температуру в широких межах 500 ... 1500 ° С (судячи з
слідах оплавлення металевих речей, нагрівання води в судинах, опіків
дерев під час руйнування ШМ). Разом з тим випромінювання тепла і променистої
енергії до її руйнування настільки мало, що вона не залишає жодних слідів
навіть при прольоті майже впритул;
шаровидне
світиться освіта з чіткою межею, що відокремлює її від навколишнього середовища.
Рух ШМ не призводить до розмивання цієї кордону в повітрі (як при горінні,
наприклад). Оболонка ШМ стійка і пружна в умовах сильної деформації (при
проникненні через щілини і отвори), причому куляста форма освіти
негайно повністю відновлюється;
має великий
розкид величин енергій (зруйновані, наприклад, цегляна димова труба, кут
цегляного будинку; утворено поглиблення в асфальті; нагріта вода у відрі і
т.д.);
здатна мати
великий величини електричний заряд, який не може нести звичайне тіло такого
ж об'єму та маси. (Його сили достатньо, щоб вбити людину, тварину,
розплавити дроти в радіо, чи в телефоні, як при короткому замиканні
великого струму).
має аномально
великий час життя, нестійке від 1 сек до 2 хв. У звичайної плазми воно
складає приблизно 10-3 сек, а рекомбінація іонів триває всього 10-10
сек (!)
рухається таким
чином, що можна зробити висновок: напрямок її руху залежить не
тільки від напрямку вітру, але більшою мірою - від напруженості магнітного
поля, оскільки вона або виштовхується в область зі зниженою напруженістю
(закрите приміщення), або рухається по Еквіпотенціальна лініях магнітного поля
(огинає будови, ландшафт на певній відстані). При цьому вертикальне
електричне поле на її рух ніяк не впливає;
є
продуктом лінійної блискавки (далі ЛМ), або іншого електричного розряду.
Гіпотеза
квантової природи ШМ
Явища,
супроводжуючі руйнування ШМ, такі як схлопування, вибух, великі струми,
звільнення теплової енергії, що зберігається при відносно тривалому
існування ШМ, - все це речі якоїсь конструкції, які повинні
виявлятися природним чином при відповідних передумови в атмосфері
Землі. Аналізуючи властивості ШМ та характеристики електричних і магнітних полів
Землі способом моделювання фізичних процесів, що відбуваються при розрядах ЛМ
в атмосфері, можна запропонувати нову гіпотезу природи ШМ.
Відхилення ЛМ
від вертикального положення спостерігається регулярно. Відбувається це через те,
що провідність атмосфери нерівномірна, оскільки неоднорідний хімічний
склад, щільність і вологість повітря. Можна також часто бачити, як від
основного каналу блискавки відриваються бічні рукави, які майже миттєво
зникають в атмосфері. Деякі з них потрапляють у сприятливі для появи
ШМ умови. Відхилення ЛМ можуть відбутися і при ударі її про поверхню Землі,
дерево чи опору ЛЕП. Що ж при цьому відбувається?
При відхиленні
ЛМ від вертикального положення в східному або західному напрямках вона
потрапляє під вплив схрещених магнітного та електричного полів Землі.
Електрони плазми в каналі блискавки, обертаючись під дією магнітного поля по
ларморовскому радіусу (під дією сил Лоренца), одночасно виштовхуються
електричним полем із плазми за межі хмари позитивних іонів. Якщо при
цьому сили електростатичного притягання між іонами і електронами виявляються
рівними відцентровим, то електрони потрапляють на стійкі квантованими (з
Квазікласичне наближенням) орбіти навколо хмари іонів і стискають його в
магнітної пастці.
Таке
довгоживучі освіта може мати великий спектр величин запасеної енергії
(у кількох її видах). Найбільшу суттєву її частину складає потенційна
електростатична енергія розділених зарядів.
Подивимося, як
узгоджується передбачувана модель ШМ до умов в атмосфері Землі. Силові
лінії магнітного поля Землі спрямовані з півночі на південь. Магнітна індукція його
коливається в межах 3.10 -5 ... 7.10 -5 Тл. Напруженість
електричного поля, спрямованого вертикально - від 2,5 до 130 В/м і може
досягати під час грози набагато більших величин.
Розраховуючи
умова рівноваги оболонок на орбітах для найбільш поширеного випадку
спостерігається ШМ діаметром 10 см, отримаємо наступні дані: швидкість електронів
на орбітах - 80м/с (порівняйте, швидкість електронів у каналі ЛМ -
