Шаровая молния и ее природа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Шаровая молния и ее природа»

Г.Г. Варчак

Ст. гр. ЗПИсд-111

Руководитель

Доцент М.А. Макарова

Владимир 2012

Содержание

1. Общее представление о шаровой молнии

2. Наблюдения шаровой молнии

3. Внешний вид и свойства шаровой молнии

4. Поведение шаровой молнии

5. Энергетика шаровой молнии

6. Как возникает шаровая молния

7. Частота появлений шаровой молнии

8. Природа шаровой молнии

9. Физическая природа шаровой молнии

10. Опасность шаровой молнии

11. Защита от шаровой молнии

Список литературы

1. Общее представление о шаровой молнии

Шаровой молнией принято называть светящиеся образования, по форме напоминающие шар. Это явление возникает иногда во время грозы в воздухе, чаще всего, вблизи поверхности. Всегда сопровождаясь обычной молнией, шаровая молния сильно отличается от неё и по своему поведению, и по внешнему виду. В отличие от обычной (линейной) молнии, шаровая не сопровождается громом, она практически бесшумна. С другой стороны, шаровая молния может существовать до нескольких минут, тогда как обычная молния характеризуется кратковременностью. Поведение шаровой молнии является совершенно непредсказуемым. Абсолютно невозможно предсказать направление, в котором в следующее мгновение переместится светящийся шар и чем завершится его появление (взрывом или простым исчезновением).

Существует множество вопросов, касающихся шаровой молнии. Каким образом она попадает в закрытые помещения? Что служит предпосылками для ее появления? Почему она светится, но при этом не излучает тепла? Из-за чего ее форма столь длительное время остается неизменной? Эти и некоторые другие вопросы пока остаются без ответа.

2. Наблюдения шаровой молнии

Не смотря на то, что обилие фактов о наблюдениях неопознанных летающих объектов (НЛО) с течением времени неуклонно растет, как и количество гипотез, пытающихся объяснить этот феномен, тем не менее, по-видимому, проблема еще далека от какого-либо однозначного объяснения. Однако это не означает, что любая, из выдвигаемых гипотез или любое утверждение, претендующие на научность, может быть приемлема для объяснения феномена аномальных явлений.

Среди множества гипотез, пытающихся объяснить физическую сущность и природу НЛО, все чаще появляется в разных вариантах идея отождествления неопознанных летающих объектов с шаровой молнией (ШМ). Впервые эта мысль была высказана в 1980 году на страницах книги "За гранью законов науки" Имянитовым И.М. и Тихим Д.Я., в которой авторы делают попытку убедить читателей в том, что шаровые молнии и НЛО явления одного порядка.

Действительно, при наблюдениях, особенно с больших расстояний, внешние признаки ряда НЛО и ШМ могут похожи. Часто среди тех и других феноменов встречаются шарообразные и яйцевидные объекты с преобладанием белого, желтого, оранжевого цветов. НЛО и ШМ могут беззвучно перемещаться, тяготея, в ряде случаев, к проводникам и источникам электрического тока, а подчас и оставляя следы воздействия на предметах или на грунте. Имеют место и другие сходные характеристики, присущие этим объектам. Но можно ли на основании этих совпадений утверждать, что указанные явления имеют одну природу? Нам представляется, что подобные заявления слишком поспешны и поэтому приносят больше вреда, чем пользы.

Еще в 1982 году кандидат физико-математических наук, сотрудник астрономического института им. П.К. Штернберга Гиндилис Л.М. и автор настоящей статьи провели сравнительный анализ временного распределения шаровых молний и аномальных аэрокосмических явлений над территорий СССР. А через год эта работа докладывалась на заседании Ленинградской Комиссии по аномальным явлениям при Географическом обществе СССР. В основу этой работы легли сообщения очевидцев о 370 наблюдениях ШМ и 1584 наблюдения аномальных явлений за период 1900-1980 год.

Эти массивы исследовались по следующим временным характеристикам: годам, месяцам, времени суток, длительности явлений. В результате проведенного анализа выяснилось, что найденные закономерности во временном распределении показывают по всем четырем изученным характеристика существенные различия между ШМ и НЛО. Так, например, пики наблюдений этих объектов по годам, месяцам и времени суток не совпадают. Если, допустим, пик наблюдений НЛО приходится на 20-21 час местного декретного времени, то для ШМ он лежит в диапазоне 12-16 часов. Тоже можно сказать и о сравнительном распределении исследованных объектов по времени существования. Многие наблюдения очевидцев, в том числе вошедшие в наш сравнительный анализ показывают, что большинство НЛОв среднем наблюдаются на протяжении 1-19 минут, хотя известны и многочасовые наблюдения. Для шаровых молний среднее время наблюдения значительно меньше и максимум, соответственно, лежит в интервале 2-20 секунд, а наблюдений протяженностью более 4 минут ни в нашем сравнительном анализе, ни в других источниках не отмечено. По-видимому, длительность наблюдения шаровых молний определяется временем их существования.

Необходимо отметить резкое различие между ШМ и НЛО в части их линейных размеров. Если размеры НЛО, по данным различным источникам, в том числе и дистанционным приборным измерениям, могут достигать десятков и сотен метров, то максимальные размеры ШМ лежат, в пределах 1-3 метра. Шаровые молнии больших размеров, как правило, не встречаются. Большинство же ШМ имеют размеры 7-30 см.

Можно было бы еще долго обсуждать различия между ШМ и НЛО, но и из вышесказанного можно сделать вывод, что эти объекты представляют собой различные классы явлений. А это означает, что, говоря о ШМ и НЛО, не следует по нескольким совпадающим характеристикам пытаться объяснить "заодно" и другие особенности этих объектов.

Ведь, строго говоря, ни для ШМ, ни для НЛО в настоящее время нет ни одной теории, которая бы полностью охватывала весь комплекс присущих этим феноменам характеристик и эффектов. Поэтому любые попытки проведения каких-либо корреляций между ШМ и НЛО должны базироваться на четко установленных закономерностях, а не на интуитивном "подтягивании" внешне похожих фактов, имеющих, возможно, совершенно различную природу.

Какие только жуткие истории не рассказывают время от времени о проделках шаровой молнии. Это и оплавленный металл, и согнутые в "бараний рог" здоровенные двутавровые балки, и вскипяченная за считанные секунды вода в огромных бочках, куда залетала не в меру любопытная ШМ, и многое другое. Можно ли хоть как-то объяснить эти, подчас далеко не невинные "забавы" огненного шара?

Не смотря на то, что феномен ШМ был известен нашим предкам с древнейших времен, наука, по сути дела, на сегодняшний день не имеет пока ни одного достаточно четкого объяснения этого явления. В средние века, скажем, все обстояло значительно проще - непонятные, и страшные явления автоматически относились к деятельности Сатаны или Дьявола. Да и сейчас, не смотря на обилие накопленных фактов, ответ на вопрос о физической сущности ШМ далек от однозначного объяснения. Известно, что шаровая молния представляет собой ярко светящееся образование, неподвижно висящее в воздухе или плавно и беззвучно плывущее на небольшой высоте от поверхности Земли. Иногда ШМ заканчивает свое существование тихо и спокойно, как будто кто-то ее выключает, а иногда взрывается с оглушительным грохотом, разбрасывая, разрушая и корежа все находящиеся вокруг предметы. Известны случаи, когда при взрыве ШМ ломались, как спички, телеграфные столбы толщиной в 15 сантиметров, рвались толстые провода линий высоковольтных передач. И это не случайно, так как давно известны, что шаровые молнии очень "неравнодушны" к электричеству и металлическим проводникам. Описаны даже случаи, когда ШМ прямо с улицы, по скрытой в стене проводке, продирались в квартиру, или как ни в чем не бывало, появлялись... из розетки электрической цепи.

Не однократно досаждали шаровые молнии пилотам самолетов и вертолетов. В рапортах летчиков иной раз встречаются прямо-таки фантастические описания проделок ШМ, хотя, не смотря на загадочность, сообщения были строго документированы и расписаны по минутам. Удивительно, но факт, что шаровая молния, в ряде случаев, непонятно каким образом и без каких-либо усилий, проникает на борт самолета, летящего на крейсерской скорости, на высоте нескольких километров. После проникновения на борт, ШМ, как правило, устремляется прямо в кабину пилотов или в пассажирский салон или к двигателям. Полетав там несколько десятков секунд, она, либо бесшумно вылетает "на волю", либо взрывается, выводя из строя приборы и заставляя совершать рискованную вынужденную посадку. Несколько раз после такой посадки летчики находили в металлических бортах своих машин дыры в несколько сантиметров диаметром. природа явление энергетика шаровая молния

Многие люди почему-то убеждены, что шаровая молния очень горячая, раз имеет возможность светиться. Однако из 294 случаев близких наблюдений ШМ (с расстояния менее 1 метра), по данным физика И. Стаханова, в 269 случаях свидетели не отмечали никакого тепла. А в описанном случае появления ШМ из комнатной розетки, неожиданная гостья даже "оседлала" на несколько секунд палец на руке очевидца, но тот кроме легкого покалывания ничего не почувствовал.

3. Внешний вид и свойства шаровой молнии

1. Во-первых, почему их называют шаровыми? Подавляющее большинство свидетелей говорят, что видели шар. Правда, встречаются и другие формы - гриб, груша, капля, тор, линза или просто бесформенные туман образные сгустки.

2. Цветовая гамма довольно разнообразна - молния может быть желтая, оранжевая, красная, белая, голубоватая, зеленая, от серого до черного. Кстати, есть много документальных подтверждений, что она бывает неоднородного цвета или способна его менять.

3. Наиболее типичным для шаровых молний является размер от 10 до 20 см. Реже встречаются размеры от 3 до 10 см и от 20 до 35 см.

4. По поводу температуры мнения специалистов расходятся. Чаще всего упоминается 100-1000 градусов Цельсия. Молния способна проплавить стекло, пролетев через окно.

5. Плотность энергии - это величина энергии, приходящаяся на единицу объема. У шаровой молнии она рекордная. Те катастрофические последствия, которые мы иногда наблюдаем, не дают возможности в этом усомниться.

6. Интенсивность и время свечения колеблются от нескольких секунд до нескольких минут. Шаровая молния может светить, как обыкновенная лампочка в 100 Вт, но иногда она может ослепить.

7. Распространено мнение о том, что шаровая молния плывет, медленно вращаясь, со скоростью 2-10 м/сек. Догнать бегущего человека для нее не составляет труда.

8. Свои визиты молния обычно заканчивает взрывом, иногда распадается на несколько частей или просто угасает.

4. Поведение шаровой молнии

С уверенность можно сказать только одно: шаровая молния любит проникать в дома. Хотя иногда не делает этого, несмотря на то, что имеет неплохие шансы. Летает в зависимости от внешних условий. Она подвержена разнообразным воздействиям, начиная от земного притяжения и заканчивая электромагнитным полем. Вот какое будет преобладать, так она и полетит. Сказать точно, что она притягивается к металлическим предметам нельзя, но все равно при ее появлении за металл лучше не хвататься. Форточки тоже лучше закрыть, ведь сквозняк - одна из самых сильных направляющих сил (но против ветра ШМ тоже летать умеет). Являются ли стекла защитой от ШМ - не известно. Существуют фотографии стеклянных окружностей, оставшихся после ее визита. Помогут ли тут шторы - тоже загадка. Но по всей видимости должны. А вот отсутствие сквозняка не дает гарантию. Она умеет проникать в любые, самые незаметные щели, "превращаясь при этом с сосиску". Однако, скорее всего вылетать подобным образом она не будет. Препятствия на пути ШМ не пугают. Но в большинстве случаев ее касание с чем-то заканчивается для нее плохо. Итог здесь таков: в силу своих свойств какие-то предметы ШМ облетает, причем с завидной аккуратностью, а в какие-то врезается, как будто незаметлив. И предугадать это невозможно.

5. Энергетика шаровой молнии

Проанализировав последствия, оставленные шаровой молнией после своего исчезновения, можно оценить ее наименьшее количество энергии. Используем данные сообщения одного из наблюдателей: “Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм”.

Значит, молния испарила около 0,45 г железа, затратив при этом энергию, равную 4 кДж. Ясно, что далеко не вся энергия шаровой молнии была израсходована на испарение небольшого участка батареи. Исходя из этого можно сделать вывод о нижней границе энергии молнии: эта энергия оказывается в пределах нескольких килоджоулей.

В другом сообщении было указано, что деревянная причальная свая диаметром 30 см торчащая из воды была расщеплена на длинные щепки вдоль волокон шаровой молнией диаметром 30 см.

Из этого следует, что шаровая молния диаметром 25 см имеет энергию в пределах примерно 100 кДж. Такая оценка согласуется с результатами достаточно большого числа наблюдений, поэтому ее можно считать вполне правдоподобной.

6. Как возникает шаровая молния

Термином "шаровая молния" определяется одиночная светящаяся стабильная и сравнительно небольшая масса воздуха, наблюдаемая в атмосфере, связанная с грозовыми явлениями и естественной молнией.

Одним из поражающих факторов для шаровой молнии является аэротоксический. Молния порой выделяет столь токсичные вещества, что люди отравляются ими чрезвычайно быстро. Люди не сгорали и не получали поражения от электрического разряда, а были отравлены веществами, выделяемыми шаровой молнией.

В Ставропольском крае во время грозы огненный шар величиной с футбольный мяч, подпрыгивая, катился по улице. При соприкосновении с землей он выбивал ямы полметра в глубину и полтора в диаметре. В итоге шар изрешетил всю улицу на протяжении двух кварталов, потом с шумом разорвался и огненной струей ушел в небо.

Одно из свойств шаровой молнии - как раз ее подверженность реактивному эффекту. Когда в какой-либо части шаровой молнии энергия выделяется, то именно здесь выделяется реактивный эффект. Надо отметить, что когда молния спускалась к земле, то часть ее энергии выделялась в виде взрыва, которые и вызвали появление вышеописанных ям.

Шаровая молния имеет высокую температуру в своей внутренней части, но снаружи ее оболочка может быть совершенно холодной. Зарегистрировано много случаев, когда молния была на каком-то предмете, проходила через щели, но не оставила никаких следов, в то время как немало случаев, когда такая же молния расплавляла гранит, грунт, металлы и пр. Не исключено, что и человек мог быть просто испепелен, испарен молнией.

Одним из объяснений возникновения шаровой молнии может быть плазменный заряд при интерференции электромагнитных волн возникающих при грозовых разрядах. Экспериментальную проверку этого предположения провели физики Токийского университета И. Оцуки и Х. Офуруто. Пятикиловаттный магнетрон генерировал электромагнитное излучение на частоте 2,45 ГГц, которое направлялось на резонатор сечением 161х370 мм. Была сформирована стоячая волна с шестью узлами. В этих узлах - областях максимальной интенсивности поля - возникали плазменные разряды различного вида, которые порой сохранялись 1-2 с после выключения генератора. Разряды были неподвижными или перемещались, и своим поведением очень напоминали шаровую молнию. Так, плазменное образование светилось попеременно белым, синим, красным, оранжевым цветом, самопроизвольно выходило за пределы полости резонатора, по волноводу которого поступала энергия.

Еще большее сходство с шаровой молнией проявилось и тогда, когда на выходе из резонатора была помещена керамическая пластинка толщиной 3 мм. Плазменное образование проникло за ее пределы, ничуть ее не повредив. Именно так проникает шаровая молния через различные диэлектрики, например, стекло. Когда в резонатор был помещен медный прут, вдоль которого направлялся поток воздуха, то плазменные разряды перемещались по пруту против движения воздуха.

Существует и такая версия, предложенная физиками из Гёттингена и основанная на строгих расчётах. Они полагают, что загадочные огненные шары обязаны своим появлениям ударам молнии в грунт, при которых возможны возгорания различных органических объектов. Это может быть древесина, трава, пух и прочее. При этом нагрев столь велик, что мгновенно воспламенившаяся органика становится сгустком плазмы, порождающий шаровую молнию.

7. Частота появлений шаровой молнии

Считается, что шаровая молния - это достаточно редкое природное явление, поскольку имеется не так уж много случаев ее наблюдения. Но не следует путать частоту ее наблюдений с частотой появлений, и делать вывод о том, что шаровая молния редко возникает.

Согласно одной гипотезе, шаровая и линейная молнии появляются с примерно одинаковой частотой. Обычная молния ярко вспыхивает, благодаря чему хорошо заметна за километры и даже десятки километров; и кроме того всегда сопровождается раскатами грома. Шаровая молния, конечно, далеко не так заметна, так как она движется практически бесшумно, и представляет собой сравнительно небольшой светящийся шар, яркостью примерно как 50-ваттная лампочка. Увидеть его можно на небольшом расстоянии. Шаровую молнию наблюдают, в основном, недалеко от земной поверхности (на высоте от метра до десятков метров), поэтому она легко может скрыться за теми или иными объектами.

Предположим, что шаровая молния действительно возникает в месте удара обычной молнии, которое редко можно наблюдать в непосредственной близости. Считается, что шаровая молния чаще всего заканчивает своё существование взрывом (как уже упоминалось, в 55% случаев). Однако эти 55% относятся к случаям наблюдения, а не случаям появления. Можно предположить, что молния значительно чаще заканчивает своё существование спокойно, без взрыва, ведь при этом мы просто можем ее не заметить.

Наблюдатель сможет увидеть лишь те шаровые молнии, которые либо приблизились к нему, либо случайно возникли около него. Но вряд ли кто-то сможет разглядеть небольшой светящийся шарик на расстоянии в несколько километров. Итак, вполне возможно, что шаровая молния - не такое уж редкое явление. Конечно, это всего лишь предположение. В настоящее время мы не можем её подтвердить, однако у нас нет оснований её отбросить.

8. Природа шаровой молнии

Природа шаровой молнии пока остается неразгаданной. Это надо объяснить тем, что шаровая молния -- редкое явление, а поскольку до сих пор нет указаний на то, что явление шаровой молнии удалось убедительно воспроизвести в лабораторных условиях, она не поддается систематическому изучению. Было высказано много гипотетических предположений о природе шаровой молнии, но то, о котором пойдет речь в этой заметке, по-видимому, еще не высказывалось. Главное, почему на него следует обратить внимание, это то, что его проверка приводит к вполне определенному направлению экспериментальных исследований. Нам думается, что ранее высказанные гипотезы о природе шаровой молнии неприемлемы, так как они противоречат закону сохранения энергии. Это происходит потому, что свечение шаровой молнии обычно относят за счет энергии, выделяемой при каком-либо молекулярном или химическом превращении, и, таким образом, предполагают, что источник энергии, за счет которого светится шаровая молния, находится в ней самой. Это встречает следующее принципиальное затруднение.

Из основных представлений современной физики следует, что потенциальная энергия молекул газа в любом химическом или активном состоянии меньше той, которую нужно затратить на диссоциацию и ионизацию молекул. Это дает возможность количественно установить верхний предел энергии, которая может быть запасена в газовом шаре, заполненном воздухом и размерами с шаровую молнию.

С другой стороны, можно количественно оценить интенсивность излучения с ее поверхности. Такого рода прикидочные вычисления показывают, что верхний предел времени высвечивания получается много меньше действительно наблюдаемого у шаровых молний. Этот вывод теперь также подтверждается опытным путем из опубликованных данных о времени высвечивания облака после ядерного взрыва. Такое облако сразу после взрыва, несомненно, является полностью ионизованной массой газа, и поэтому его можно рассматривать как заключающее в себе предельный запас потенциальной энергии. Поэтому, казалось бы, оно должно высвечиваться за время большее, чем наиболее длительно существующая шаровая молния подобного размера, но на самом деле этого нет.

Поскольку запасенная энергия облака пропорциональна объему (d?), а испускание -- поверхности ( d? ), то время высвечивания энергии из шара будет пропорционально d, его линейному размеру. Полностью облако ядерного взрыва при диаметре d, равном 150 м, высвечивается за время, меньшее, чем 10 с, так что шар диаметром в 10 см высветится за время, меньшее, чем 0,01 с. Но на самом деле, как указывается в литературе, шаровая молния таких размеров чаще всего существует несколько секунд, а иногда даже минуту.

Таким образом, если в природе не существует источников энергии, еще нам не известных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии. Поскольку шаровая молния обычно наблюдается "висящей" в воздухе, непосредственно не соприкасаясь с проводником, то наиболее естественный и, по-видимому, единственный способ подвода энергии -- это поглощение ею приходящих извне интенсивных радиоволн.

Примем такое предположение за рабочую гипотезу и посмотрим, как согласуются с ней наиболее характерные из описанных явлений, сопровождающих шаровую молнию.

Если сравнить поведение шаровой молнии со светящимся облаком, оставшимся после ядерного взрыва, то бросается в глаза следующая существенная разница. После своего возникновения облако ядерного взрыва непрерывно растет и бесшумно тухнет. Шаровая молния в продолжение всего времени свечения остается постоянных размеров и часто пропадает со взрывом. Облако ядерного взрыва, будучи наполнено горячими газами с малой плотностью, всплывает в воздух и поэтому двигается только вверх. Шаровая молния иногда стоит неподвижно, иногда движется, но это движение не имеет предпочтительного направления по отношению к земле и не определяется направлением ветра. Теперь покажем, что эта характерная разница хорошо объясняется выдвинутой гипотезой.

Известно, что эффективное поглощение электромагнитных колебаний ионизованным газовым облаком -- плазмой -- может происходить только при резонансе, когда собственный период электромагнитных колебаний плазмы совпадает с периодом поглощаемого излучения. При тех интенсивностях ионизации, которые ответственны за яркое свечение шара молнии, резонансные условия всецело определяются его наружными размерами.

Если считать, что поглощаемая частота соответствует собственным колебаниям сферы, то нужно, чтобы длина К поглощаемой волны была приблизительно равна четырем диаметрам ШМ (точнее, ?=3,65 d ). Если в том же объеме ионизация газа слаба, то тогда, как известно, период колебаний плазмы в основном определяется степенью ионизации, причем соответствующая резонансная длина волны всегда будет больше, чем та, которая определяется размерами ионизованного объема и, как мы указали, равна 3,65d.

При возникновении шаровой молнии механизм поглощения можно себе представить так: сперва имеется небольшой по сравнению с (?/6)*d? объем плазмы, но если ионизация его будет слаба, то все же резонанс с волной длины ?=3,65d будет возможен и произойдет эффективное поглощение радиоволн. Благодаря этому ионизация будет расти, а с ней и начальный объем сферы, пока она не достигнет диаметра d. Тогда резонансный характер процесса поглощения будет определяться только формой шаровой молнии, и это приведет к тому, что размер сферы шаровой молнии станет устойчивым.

Действительно, предположим, что интенсивность поглощаемых колебаний увеличивается; тогда температура ионизованного газа несколько повысится и сфера раздуется, но такое увеличение выведет ее из резонанса и поглощение электромагнитных колебаний уменьшится, сфера остынет и вернется к размерам, близким к резонансным. Таким образом, можно объяснить, почему наблюдаемый диаметр шаровой молнии в процессе свечения остается постоянным..

Размеры наблюдаемых шаровых молний лежат в интервале от 1 до 27 см. Согласно нашей гипотезе, эти величины, помноженные на четыре, дадут тот диапазон волн, который ответствен в природе за создание шаровых молний. Наиболее часто наблюдаемым диаметрам шаровых молний от 10 до 20 см соответствуют длины волн от 35 до 70 см.

Местами, наиболее благоприятными для образования шаровых молний, очевидно, будут области, где радиоволны достигают наибольшей интенсивности. Такие места будут соответствовать пучностям напряжения, которые получаются при разнообразных возможных интерференционных явлениях. Благодаря повышенному напряжению электрического поля в пучностях, их положение будет фиксировать возможные места шаровой молнии. Такой механизм приводит к тому, что шаровая молния будет передвигаться с передвижением пучности, независимо от направления ветра или конвекционных потоков воздуха.

Как возможный пример такого фиксированного положения шаровой молнии рассмотрим случай, когда радиоволны падают на проводящую поверхность земли и отражаются. Тогда благодаря интерференции образуются стоячие волны и на расстояниях, равных К, длине волны, помноженной на 0,25; 0,75; 1,25; 1,75; и т. д., будут образовываться неподвижные в пространстве пучности, в которых напряжение электрического поля удваивается по сравнению с падающей волной. Вблизи этих поверхностей благодаря повышенному напряжению будут благоприятные условия как для создания начального пробоя, так и для дальнейшего развития и поддержания ионизации в облаке, образующем шаровую молнию. Таким образом, поглощение электромагнитных колебаний ионизованным газом может происходить только в определенных поверхностях, параллельных рельефу земли. Это и будет фиксировать в пространстве положение шаровой молнии.

Такой механизм объясняет, почему шаровая молния обычно создается на небольшом расстоянии от земли и часто передвигается в горизонтальных плоскостях. При этом наименьшее расстояние центра шаровой молнии до проводящей поверхности будет равно 1/4 длины волны и, следовательно, зазор между отражающей поверхностью и краем шара должен быть примерно равен его радиусу.

При интенсивных колебаниях вполне возможно, чтобы в ряде пучностей образовывались отдельные шаровые молнии, на расстоянии полудлины волны друг от друга. Такие цепочки из шаровых молний наблюдаются, они носят название "четочных" молний и даже были засняты.

Наша гипотеза также может объяснить, почему иногда шаровая молния пропадает со взрывом, который не причиняет разрушений. Когда подвод мощности внезапно прекращается, то при малых размерах остывание шара произойдет так быстро, что образуется сфера разреженного воздуха, при быстром заполнении которой возникает ударная волна небольшой силы. Когда же энергия медленно высвечивается, гашение будет процессом спокойным и бесшумным.

Выдвинутая нами гипотеза может дать удовлетворительное объяснение, пожалуй, наиболее непонятному из свойств шаровой молнии -- ее проникновению в помещение через окна, щели и чаще через печные трубы. Попав в помещение, светящийся шар в продолжение нескольких секунд либо парит, либо бегает по проводам. Таких случаев описано столько, что их реальность не вызывает сомнения.

9. Физическая природа шаровой молнии

Можно выделить две группы гипотез, касающиеся физической природы шаровой молнии. Согласно первой группе предположений, шаровая молния непрерывно получает энергию снаружи. Гипотезы, согласно которым шаровая молния после своего возникновения становится самостоятельно существующим объектом образуют другую группу. Однако все эти гипотезы нельзя назвать правдоподобными, хотя на первый взгляд они производят такое впечатление.

В 1974 г И.П. Стахановым была предложена так называемая кластерная гипотеза, согласно которой физическую природу шаровой молнии можно объяснить на основе понятия кластер.

Кластер - это положительный или отрицательный ион, окутанный плотным облаком из нейтральных молекул. Рассмотрим молекулу воды. Она является полярной молекулой, поскольку центры её положительных зарядов не совпадают с центрами отрицательных зарядов. Она в силу своей полярности удерживается вблизи ионов силами электростатического притяжения. Гидратированным называется ион, окружённый молекулами воды. Согласно гипотезе Стаханова, вещество шаровой молнии состоит из таких комплексов.

Таким образом, кластерная гипотеза Стаханова утверждает, что шаровая молния - это самостоятельно существующее тело (т.е. тело, к которому не подводится энергия от внешних источников. Это тело состоит из тяжелых положительных и отрицательных ионов, рекомбинация которых серьезно замедлена из-за гидратации ионов.

Данная гипотеза достаточно хорошо поясняет все свойства шаровой молнии, которые были выявленные в результате многочисленных наблюдений.

Природа шаровой молнии до сих пор остается загадкой . П.Л. Капицей , более 40 лет назад, была предложена резонансную модель шаровой молнии. В ней, впервые, возникновение и устойчивость шаровой молнии объясняется влиянием коротковолновых резонансных электромагнитных колебаний во время грозы на движение ионов. Резонансная модель П.Л. Капицы объяснив многое, не объяснила причин возникновения и существования интенсивных коротковолновых электромагнитных колебаний во время грозы.

10. Опасность шаровой молнии

Конечно, встреча с шаровой молнией несет в себе определенную опасность, и этому есть немало подтверждений. Однако чаще всего этот тип молнии не приносит никакого ущерба для жизни или здоровья свидетелей происшествия. Как показал проведенный опрос, лишь пять из полутора тысяч случаев, описанных в письмах закончились смертельным исходом.

Как правило шаровая молния проходит мимо проводящих объектов, в том числе и мимо человека. Температура на поверхности молнии примерно равна обычной комнатной температуре, а если и превышает ее, то ненамного (не более чем на 100 К). Это следует из того, что некоторые случаи контакта с молнией не приводили ни каким травмам. В других случаях прикосновение давало ожоги, хотя и болезненные, но далеко не смертельные. Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако скорее всего она не превышает 300...400 ° С.

Как следует из вышесказанного, не стоит преувеличивать опасность, которую несет в себе шаровая молния. Практика показывает, что линейная молния является гораздо более опасным природным явлением.

11. Защита от шаровой молнии

Тогда у грамотных людей вера в молниеотвод была выше, чем у колдунов вера в силу талисманов и оберегов. Пройдет полвека или век, стальные стержни вкопают в землю не только в центрах университетских городов, но и на заводах, фабриках, вдоль дорог и даже на богом забытых фермах и хуторах. В некоторых странах, например в Сингапуре, где 200 грозовых дней в году, переносные молниеотводы в виде треножников (производства Австралии) даже приняты на вооружение в армии.

Произошла ли полная победа?! За последнее столетие количество жертв молний имеет неуклонную тенденцию к росту. Например, только во Франции, где ежегодно регистрируется около миллиона ударов молний, гибнет несколько десятков людей и около 10 тысяч коров. В США в год в среднем гибнет от молний около 80 человек, в небольшом Зимбабве - до 160 (там однажды за месяц погибло 89 человек). В год на Земле, по одним данным, от молний гибнет около тысячи человек; по другой,- линейные молнии попадают примерно в 400 человек, из которых примерно половина гибнет.

В 1966 году в Вологодской области на берегу реки молния ударила в отару овец, сбившихся от страха в одну большую кучу, и убила всех - всего 101 овцу... 23 декабря 1975 года молния установила свой собственный рекорд - одним ударом убила сразу 21 человека, произошло это после прямого попадания в хижину в Чинамаса-Краэл, близ Матари в Зимбабве...

Возможно, без молниеотводов количество жертв было бы еще больше, но защитить нас в полной мере они так и не смогли. Точнее говоря, они прекрасно защищают нас от "электрических пробоев из облаков", то есть от того, чем считали молнию после открытия электричества. "Молния - разряд тока мощностью до 3 млрд. Дж, движущийся из облака вниз со скоростями 160-1600 км/с (и 140000 км/с - с половинной скоростью света движется иногда обратно с земли в облака) по ионизированному каналу воздуха с температурой плазмы до 30 000 градусов (в 5 раз выше, чем на Солнце), с диаметром канала 1,27 см, окруженной 3-6-метровой короной, длиной от 90 м до 32 км и сопровождающийся звуковой ударной волной (громом), слышимой иногда на расстоянии до 29 км..." - такие статистические сведения накопила о молниях всезнающая наука.

Защититься от линейной молнии, как показала практика, можно пытаться, эффективность простого громоотвода не слишком высока, но она снижает риск едва ли не на порядок. Но и этот громоотвод не способен обезвредить шаровые молнии, никто никакой гарантии от поражения молнией шаровой молнией никогда не мог дать. Промысел божий - это единственное утешение и успокоение для всех, кто был озадачен этой проблемой!

Список литературы

1.Тарасов Л.В. «Физика в природе», - М., 2000 г., стр. 352;

2.Гулиа Н.В. «Удивительная физика», - М., 2005 г., стр. 416;

3.Сорокин А.В. «Физика», - М., 2006 г., стр. 199;

4.http://ru.wikipedia.org - Википедия - свободная энциклопедия.

Размещено на Allbest.ru