Щербаков Сергей Петрович, Щербаков Михаил Сергеевич
В статье рассматривается модели шаровых молний, рассмотренные в книге Дж. Барри "Шаровая молния и четочная молния", с комментариями авторов на основе ими разработанной модели.
Над объяснением этого природного феномена в течение длительного периода ломают голову большая армия исследователей. Наблюдения шаровой молнии (ШМ) фиксируются на протяжении 300 лет. Представлено много теорий, но практического подтверждения нет.
Так что же такое шаровая молния?
Мы могли бы коротко охарактеризовать это явление, но уж больно невероятной, на первый взгляд, кажется эта теория. Но, только, на первый взгляд. Постараемся теорию изложить простым языком. Не перегружая, по началу, статью ссылками на источники и математическими расчётами. Ввиду большого объёма материала, излагать его будем частями и размещать на сайте по мере готовности.
Чтобы ответить на этот вопрос рассмотрим некоторые теории, разработанные исследователями в последние десятилетия прошлого столетия описанные в [1] и прокомментируем их с точки зрения своей теории.
Для начала опишем характеристики, на основании которых исследователи идентифицируют феномен природы, называемый шаровой молнией.
1. Дата, время, метеоусловия появления ШМ.
– Дата и время - любые. Вместе с тем, пик наблюдений приходится на июль месяц (45,4% наблюдений). По другим месяцам статистика выглядит так: май - 6,4%, июнь - 17,5%, август - 20%, сентябрь - 4,0%, с октября по апрель (суммарно) - 6,7%. См.: Смирнов Б.М. Физика шаровой молнии // УФН. 1990. т. 160. вып. 4. С.1-45
– Метеоусловия любые, чаще всего ШМ наблюдают в связи с разрядами линейных молний при грозах, ураганах, штормах, смерчах, снежных или песчаных буранах, землетрясениях.
2. Длительность наблюдения обычно не более 1 минуты (автор наблюдал более минуты).
3. Цвет. В большинстве случаев наблюдатели отмечают белый (23% наблюдений), желтый (23%), красный (18%), оранжевый (14%) цвет шаровой молнии. Иногда отмечается зеленый, голубой, синий, фиолетовый цвета или смесь цветов. См.: Смирнов Б.М. Физика шаровой молнии // УФН. 1990. т. 160. вып. 4. С.1-45
3. Иногда ШМ неподвижны, плавно движутся по сложной траектории, а иногда двигаются достаточно быстро. Могут парить в воздухе, размещаться на строениях (автор наблюдал на опоре высоковольтной линии электропередачи) или катиться вдоль проводов или краёв предметов.
5. Могут исчезнуть бесшумно или со взрывом, повреждая иногда окружающие вещи. После исчезновения ШМ часто остается резко пахнущая дымка.
6. Форма ШМ может быть чётко очерченной или расплывчатой.
7. Иногда ШМ избегают хороших проводников, а иногда притягиваются к ним.
8. При наблюдении ШМ бывают как спокойными, так и искрящимися или издающими сильный треск и шипение, тихие жужжащие, свистящие, шипящие звуки.
10. Иногда ШМ сами разделяются на более мелкие ШМ. Встречаются даже конструкции из двух ШМ, соединённых цепью светящихся бусин.
11. Диаметр ШМ, чаще всего, - 10 ÷ 25 см, реже более 1м (автор наблюдал именно такую ШМ).
12. Форма чаще всего сферическая или овальная формы, редко сигарообразная. Очертания четкие или расплывчатые.
13. Яркость выше яркости фона.
Подробный анализ свойств ШМ обобщил Барри [1]. На основании анализа фактов делается вывод, что вероятность появления шаровой молнии на Среднем Западе США составляет примерно 10-4 в расчете на каждый зарегистрированный случай появления линейной молнии.Также в некоторых источниках утверждается, что число сообщений о наблюдениях шаровой молнии составляет примерно 3% от числа сообщений об ударах обычной молнии в землю в Западной Германии и Швеции. Следует отметить, что результаты подобных оценок сильно зависят от различных искажающих факторов и не могут быть очень точными. Но, тем не менее следует отметить, что появление ШМ не такое уж редкое явление.
После того, как одному из авторов этой статьи случилось наблюдать явление «Огненной дамы», был проведён опрос среди близких родственников, на тему – приходилось ли им наблюдать ШМ? Оказалось, что большинство из них, встречали её на своём жизненном пути, некоторые – дважды! Их описания не противоречили выдвинутой гипотезе.
Структура [1]. В общем, имеются всего три типичные структуры. Первая выглядит как твердое тело с тусклой или блестящей поверхностью или как твердое ядро с полупрозрачной оболочкой, вторая – как вращающееся тело с кажущимся внутренним движением и напряжениями и третья – как сгусток пламени.
Исходя из модели, предлагаемой авторами, выше описанное – одна структура. Так как по мнению авторов ШМ можно условно поделить на три зоны:
– твёрдое, электрически заряженное ядро, диаметром чаще всего (5 – 15)см;
– переходная зона (прослойка между ядром и зоной плазменного слоя);
– плазменный слой.
У такой модели, при определённых состояниях, могут наблюдаться описанные все три типичные структуры. При слабом плазменном слое может просматриваться ядро. При слабом возбуждении как твердое ядро с полупрозрачной оболочкой. При сильном возбуждении как сгусток пламени.
Звук [1]. Авторы многих обзоров отмечают, что присутствие шаровой молнии часто сопровождается шипящим звуком.
В то же время шипящий звук вполне определенно связывается с таким явлением, как огни св. Эльма, которое иногда неправильно интерпретируют как шаровую молнию. Отсюда можно сделать вывод, что шаровая молния-это, как правило, бесшумное явление.
Вывод не точен, так как, и в том, и в другом случае происходит истечение заряда, разные только носители заряда. Поэтому шипение может сопровождать и ШМ (прим. авторов).
Запах [1]. Многие очевидцы сообщают о характерном запахе, сопровождающем появление шаровой молнии. Этот запах описывается как резкий и неприятный, напоминающий запах озона, горящей серы или окислов азота. Насколько можно судить, запах отмечался в тех случаях, когда расстояние до шаровой молнии было небольшим.
Установлено, что запахи такого типа характерны для продуктов, появляющихся в результате ионизации молекул атмосферы разрядом линейной молнии.
ШМ также способна ионизировать молекулы атмосферы, поэтому могут присутствовать те же запахи. (Прим. авторов).
Плотность [1]. Большинство известных описаний шаровой молнии сходно по крайней мере в одном отношении, а именно что шаровая молния либо парила в воздухе, двигаясь из стороны в сторону сравнительно беспорядочно, либо она появлялась перед очевидцем движущейся сверху вниз. Эти данные, а также очень небольшое число наблюдений поднимающейся вверх шаровой молнии можно использовать для выявления такой ее характеристики, как плотность.
Для объяснения направленного вниз движения шаровой молнии необходимо предположить, что ее плотность превышает плотность воздуха. Если бы мы исходили из того, что шаровая молния поднимается преимущественно вверх, тогда пришлось бы считать ее плотность меньше, чем плотность воздуха. Наконец, при отсутствии явно выраженного движения шаровой молнии вверх или вниз приходится считать плотность вещества в ней сравнимой с аналогичным показателем для окружающего воздуха. Таким образом, с учетом сделанных выше замечаний следует полагать, что плотность (г/см3) шаровой молнии приблизительно равна плотности воздуха, т.е. составляет около 1,29•10-3 г/см3.
То обстоятельство, что плотность вещества шаровой молнии должна примерно равняться аналогичному показателю для воздуха, отнюдь не определяет ее истинный молекулярный состав. Небольшая примесь лишь в незначительной степени повлияла бы на полную массу шаровой молнии.
Значительное число исследователей вводит в заблуждение свойство ШМ парить в воздухе. Из чего они делают заключение, что плотность её приблизительно равна плотности воздуха. Плотность ядра «Огненной дамы» на несколько порядков больше. Вес ШМ уравновешивается силой взаимодействия её собственного электрического заряда с полем атмосферы. Атмосфера земли по своей электрической сути является конденсатором, одной обкладкой которого является земная поверхность, другой электросфера. Параметры данного конденсатора, также, сильно зависят от грозовой деятельности атмосферы.
Повреждения и нагрев [1]. Поскольку шаровая молния-это явление, связанное с атмосферным электричеством, можно ожидать излучения тепла. Действительно, небольшое число наблюдателей сообщало о том, что при этом явлении ощущался поток тепла. Был случай, когда шаровая молния коснулась наблюдателя, обожгла ему руку и повредила одежду. Другой наблюдатель получил ожог, когда шаровая молния коснулась его ноги. Сообщалось о человеке, получившем ожоги и потерявшем сознание. В работе также сообщается о тепловом излучении, ощущавшемся наблюдателем. Обсуждались случаи с мальчиком, получившим ранение, и мужчиной, получившим ожог плеча. В ряде случаев обсуждалась возможность сильных телесных повреждений, связанных с шаровой молнией. Много раз сообщалось о людях, убитых шаровой молнией, а также об убитых шаровой молнией животных. Сообщалось также о разрушениях, вызванных контактом с шаровой молнией, например, о повреждении дерева после отскока шаровой молнии от проводов, расщеплении сваи, приведшем к сильному повреждению причала, о повреждениях самолетов при столкновении с шаровой молнией. Сообщалось об ударе шаровой молнии о землю около пруда, в результате чего образовалась яма от 5 до 15 см в диаметре и глубиной 1,2 м.
В отличие от перечисленных сообщений, свидетельствующих о серьезных разрушениях, в других сообщениях указывалось, что шаровая молния не излучает тепла и не причиняет вреда предметам. Иногда близкий наблюдатель не чувствовал тепла от шаровой молнии, а в описании наблюдавшейся в 1665 г. шаровой молнии указывалось, что при этом не ощущалось никакого тепла, а после ее соприкосновения с домом не было обнаружено никаких повреждений.
Создается впечатление, что различные сообщения противоречат друг другу. Причина этих противоречий не ясна, хотя некоторые исследователи считают, что существует несколько видов шаровой молнии. Поскольку многие сообщения указывают на повреждения или ранения, причиненные шаровой молнией, разумно избегать встреч с нею.