Загадочные явления природы
Шрифт:
Это сообщение первоначально вызывает ощущение недостоверности события. На первый взгляд, неясно, каким образом легкая шаровая молния могла переместить на большое расстояние тяжелые магниты. Однако если учесть, что она обладает зарядом и что во время грозы напряженность электрического поля перед вспышкой линейной молнии может достигать величины порядка 10 4В/см, которое на четыре порядка превышает среднюю напряженность электрического поля Земли, то кажущееся противоречие снимается. Всплеск импульса напряжения перед последующим разрядом мог дать ту силу, которая переместила шаровую молнию с притянутыми к ней ее собственным магнитным полем тяжелыми магнитами.
Движение шаровой молнии часто подобно движению обособленного
Вес собственного вещества шаровой молнии пренебрежительно мал, и он полностью определяется весом водяной пленки. При перемещении молнии над сырым или сухим местом толщина ее пленки соответственно изменяется вследствие конденсации или испарения воды с ее поверхности. Соответственно изменяется действующая на нее сила тяжести. Как и на мыльный пузырь, действует выталкивающая сила Архимеда, равная весу вытесненного воздуха.
В отличие от мыльного пузыря она обладает зарядом и электрическим и магнитным моментами. Заряд у шаровой молнии связан с различной скоростью диффузии заряженных частиц. В центральной бессиловой области скорость диффузии ионов значительно больше электронной. В результате создается избыток отрицательного заряда. Во внешней области более подвижны электроны, и возникает положительный заряд. Однако с учетом отрицательного заряда пленки полный заряд приблизительно равен нулю. Если форма отлична от сферической, она обладает также и дипольным моментом. Как и на мыльный пузырь, сильное влияние на ее движение оказывают воздушные потоки. Действующая на нее сила может измениться в течение времени наблюдения. При интенсивной конденсации паров воды в нижней части шаровой молнии возможно скопление жидкости в виде капли, под дополнительным весом которой молния будет падать на землю. При соприкосновении с землей капля стечет с нее, и облегченная молния вновь взлетит. В дальнейшем процесс может повториться, и в этом случае ее движение будет сходно с движением резинового мячика, упруго отскакивающего от земли.
Очевидно, что шаровая молния, несущая отрицательный заряд, притягивается к положительно заряженным или к незаземленным, благодаря индуцированию заряда, предметам. Поскольку земля заряжена отрицательно, молния отталкивается от нее и от заземленных проводников. Известно, что при движении вблизи земли она будет повторять рельеф местности и огибать человека.
Наибольшее удивление вызывает способность шаровой молнии проделывать отверстия в стеклах окон и проникать через них (или через имеющиеся малые отверстия и щели) в помещения. Причем часто размеры этих отверстий много меньше самой шаровой молнии. Проходя сквозь отверстие, она сильно деформируется и как бы переливается через него. После прохождения она вновь восстанавливает свою форму.
Проникновение шаровой молнии в помещения связано с рядом причин. Во-первых, во многих помещениях имеется электро- и радиопроводка, вдоль которой часто перемещается молния. Во-вторых, как правило, в помещениях имеются проводящие или магнитные материалы. В-третьих, в результате разницы температур внутри и снаружи помещений создаются воздушные потоки в щелях, дымоходах и других отверстиях. Стекло в месте контакта в результате местного нагрева электронным и ионным потоками плавится и распыляется. В результате этого в стекле образуется отверстие, диаметр которого будет близок к диаметру перетяжки у полюса уходящего на бесконечность магнитного потока. Под воздействием разности давлений внутри и вне помещения или под воздействием электрического поля плазма шаровой молнии вместе с «вмороженным» в нее магнитным полем перетекает через это отверстие. Шаровая молния может полностью израсходовать всю свою энергию на плавление вещества.
Наблюдение голубого ореола у шаровой молнии, симптомы болезни людей, пострадавших от шаровой молнии, схожи с теми, какие бывают при сильном радиоактивном облучении, и являются косвенными признаками присутствия в ее спектре ультрафиолетового излучения достаточно значительной интенсивности.
Световой поток и цвет могут существенно различаться в разных конкретных условиях. Шаровая молния прозрачна для светового излучения. Имеются сообщения очевидцев, что сквозь шаровую молнию можно рассматривать окружающие предметы.
Энергия также изменяется в зависимости от состояния шаровой молнии. Часто, по многим сообщениям наблюдателей, шаровая молния не излучает тепла. Однако в других сообщениях отмечается, что поверхность шаровой молнии напоминала кипящую жидкость или что капли дождя испарялись с ее поверхности. Очевидно, что в этих случаях температура пленки изменялась от комнатной до 100 °C.
Достаточно часто наблюдатели, не сумев определить цвет шаровой молнии, сообщают о нескольких цветовых оттенках. Имеются также сообщения об «экзотических» черных шаровых молниях. Очевидно, что в основе этих наблюдений лежат те же физические причины, которые вызывают различные цветовые явления (игру красок) в экспериментах с мыльными пузырями. Многообразие расцветок последних обусловлено интерференцией световых лучей, отраженных от границ воздух — пленкаи пленка — воздух.В зависимости от разности фаз этих лучей происходит усиление света определенной длины волны или гашение, вызывая тем самым игру красок на поверхности мыльного пузыря при изменении угла наблюдения. Подобные эффекты происходят при отражении световых лучей от границ воздух — водяная пленкаи водяная пленка — воздухв условиях, когда интенсивность собственного излучения шаровой молнии меньше интенсивности падающего на нее излучения от внешних источников и не мешает наблюдению. Если толщина пленки много меньше длины волны световых лучей, то они отражаются от нее со сдвигом фаз, равным 180°. В результате интерференции такие лучи гасят друг друга, и шаровая молния окрашивается в черный цвет.
Значительную часть своей энергии шаровая молния теряет в виде тормозного излучения. Вывод, который можно сделать на основании некоторых сообщений, что пребывание заземленного человека на небольшом расстоянии от шаровой молнии не представляет для него опасности, является глубоко ошибочным. Это чревато сильным радиоактивным облучением и опасно для жизни.
Интерес к лабораторному получению шаровой молнии связан в большей степени с возможностью использования ее энергии.
Академик Петр Капица предполагал, что шаровая молния является продуктом коротковолнового излучения, возникающего в пространстве между облаками и поверхностью Земли. На основании этого предположения физик Питер Хэндел разработал целую теорию — мазер-солитонную.
Шаровая молния, согласно ей, является разрядом атмосферного мазера,и для возникновения видимого феномена нужны или очень большой объем воздушного пространства, или относительно небольшое помещение с проводящими стенами. По словам Хэндела, его теория находит подтверждение в виде трех достаточно хорошо известных фактов.
Во-первых, шаровые молнии никогда не образуются вблизи острых горных вершин, около верхних этажей небоскребов и в других высоких точках, которые, так сказать, привлекают молнии и где любят обосновываться специалисты по изучению этого атмосферного явления.
Например, исследователь молний Карл Бергер (Karl Berger)провел много лет в своей лаборатории на вершине горы Сальваторе в Лугано (Италия), изучая сотни и сотни обычных молний, но с шаровым разрядом он не встречался никогда.