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).
Спастись от молнии: как «работает» грозовое облако — Жизнь.
- Первыми опытами и заявлениями можно считать работы Теслы в конце XIX века. В своей краткой заметке он сообщает, что при определенных условиях, зажигая газовый разряд, он, после выключения напряжения, наблюдал сферический светящийся разряд диаметром 2-6 см. Однако Тесла не сообщал подробности своего опыта, так что воспроизвести эту установку затруднительно. Очевидцы утверждали, что Тесла мог делать шаровые молнии на несколько минут, при этом он их брал в руки, клал в коробку, накрывал крышкой, опять доставал.
- Первые подробные исследования светящегося безэлектродного разряда были проведены только в 1942 году советским электротехником Бабатом: ему удалось на несколько секунд получить сферический газовый разряд внутри камеры с низким давлением.
- Капица смог получить сферический газовый разряд при атмосферном давлении в гелиевой среде. Добавки различных органических соединений меняли яркость и цвет свечения.
- В литературе описана схема установки, на которой авторы воспроизводимо получали некие плазмоиды со временем жизни до 1 секунды, похожие на «природную» шаровую молнию.
- Науер в 1953 и 1956 годах сообщал о получении светящихся объектов, наблюдаемые свойства которых полностью совпадают со свойствами световых пузырей.
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».
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.
Бьёт ли молния дважды в одно место?
Вопреки расхожему мнению, молния может ударить дважды, а то и больше, в одно место. В Эмпайр-стейт-билдинг ежегодно попадает от 20 до 100 молний, а однажды там было зафиксировано 8 ударов в течение 24 минут! Другим небоскрёбам достаётся в среднем по 25 раз за год. Но благодаря молниеотводам они остаются целы и невредимы.
Любая гроза начинается с облака. Его формируют тёплые воздушные потоки, поднимающие с Земли водяной пар, который образуется вследствие испарения воды из рек, озёр, морей, океанов. Поднявшись над Землёй, пар охлаждается: чем выше, тем температура окружающей среды ниже. Сначала пар конденсируется в капельки жидкости, затем образуются кусочки льда, которые и выпадают в виде осадков.
Механизмы зарождения молнии в облаке изучены не до конца, однако есть общепринятая концепция электризации грозового облака. Заряд накапливается в центре облака, где воздух быстро устремляется вверх (восходящий поток). Из-за низких температур там образуется смесь капель воды, кусочков льда и мягкого града.
Грозовое облако площадью 100 км² и толщиной 5 км обладает энергией, сравнимой с энергией атомной бомбы. Она вырабатывается в результате превращения водяного пара в дождевые капли, конденсирующиеся в облако.
Ток нагревает воздух до 30 000°С — локальное давление повышается, расширяя и взрывая газ. Звук взрывающегося газа и есть гром. Наверное, вы замечали, что он всегда «отстаёт» от молнии. Происходит это потому, что скорость света выше скорости звука. Чем дальше гроза, тем больше разница во времени между молнией и раскатом грома.
Поднимаясь, воздух охлаждается, достигая определенной температуры, при которой начинается конденсация влаги, содержащейся в нём. Начинается формирование кучевых облаков. При конденсации выделяется тепловая энергия, достаточная для дальнейшего подъёма воздуха.
Воздушный поток продолжает поднимать влагу и увеличивать облако. Капли воды сливаются в более крупные и тяжёлые и замерзают. При падении они тают и превращаются в дождь. Если восходящий поток сильный, то льдинки становятся настолько крупными, что не успевают растаять и падают в виде града.
Холодный воздух, переносимый на землю нисходящим потоком, отсекает восходящий воздушный поток и останавливает рост и рассеивает грозовое облако. Данный этап происходит довольно быстро, примерно через 20–30 минут в жизни грозового облака.
Космическое излучение — это поток заряженных частиц внеземного происхождения. Чем выше над уровнем моря, тем больше ионизирован воздух.
Поверхность Земли, напротив, заряжена отрицательно. Однако заряд — явление непостоянное. Согласно математическим расчётам, без подзарядки Земля полностью разрядится примерно за полчаса. Но этого не происходит, и причиной тому грозы. Каждый квадратный километр в среднем 6 раз в год принимает удар молнии, который и переносит отрицательный заряд на поверхность Земли.
