О шаровой молнии известно пока очень немногое. По рассказам очевидцев, радиус ее бывает от 1 до 100 сантиметров, время жизни длится от 3 до 600 секунд. Шаровая молния плавает в воздухе, поэтому плотность вещества в ней должна быть очень близка к плотности воздуха. Разрушения, производимые при взрыве шаровой молнии, позволяют судить о запасенной в ней энергии — около миллиона джоулей.
Однако температура шаровой молнии не так уж велика. Сквозь шар видны расположенные позади него предметы — значит, температура не превышает 6000—8000°С (нагретый сильнее воздух непрозрачен для видимого света). Известно много случаев, когда шаровая молния плавила металлические предметы, из чего следует, что температура в ней никак не ниже 1000°С.
Гипотезы и факты
Число гипотез о природе шаровой молнии уже перевалило за сотню. Наиболее серьезные из них можно разделить на два больших класса. Есть гипотезы, предполагающие, что энергия поступает в шаровую молнию извне — по остаткам канала обычной молнии либо прямо из грозового облака. И есть гипотезы, допускающие существование внутреннего источника энергии (химической или электрической природы). Ни одна из них не может исчерпывающе объяснить все стороны явления.
Гипотеза, выдвинутая И. П. Стахановым, выгодно отличается тем, что позволяет объяснить почти все известные свойства шаровой молнии. Источник энергии, как полагает автор, находится внутри молнии и имеет одновременно электрическую и химическую природу.
Сущность гипотезы состоит в том, что шаровая молния возникает из обычной молнии, когда в канале разряда присутствует много водяных паров. Молекулы воды обладают особым свойством: центры положительных и отрицательных зарядов в них не совпадают. Молекула воды — электрический диполь, благодаря этому она притягивается и к положительным и к отрицательным зарядам. Это свойство воды может объяснить самое удивительное в шаровой молнии — долгий срок ее жизни.
Время жизни простой молнии определится скоростью рекомбинации электронов с ионами, от которых электроны были оторваны при разряде молнии. Обычно этот процесс длится всего лишь миллионные мили секунды. Но если в канале молнии много воды, то ее молекулы притягиваются к ионам, окружают их со всех сторон и не дают электронам или отрицательным ионам по дойти достаточно близко к положительному иону, чтобы рекомбинировать. Энергия притяжения довольно велика чтобы оторвать одну молекулу воды от притянувшего ее иона, требуется приложить разность потенциалов около одного вольта. Представляем вашему вниманию промокод 1xSlots на 100 бесплатных вращений за регистрацию. Здесь вы найдете более 90 провайдеров, живых дилеров, регулярные турниры и удобную систему статусов для игроков. 1xSlots промокод при регистрации Дает бонус на первый депозит в виде фриспинов новым игрокам.. Регистрация в казино(БОНУСЫ)! Каждый игровой клуб стремится проявлять заботу о своем клиенте в виде денежных вознаграждений различного рода. Пользователи казино 1xSlots ощущают на себе приятную и дружественную атмосферу данного игрового клуба. При столкновении ионов облепленных молекулами воды, образуется так называемая сольватная молекула. Суммарная энергия связи в этой сложной молекуле достигает уже около 10 электрон-вольт.
Если учесть, что в кубическом сантиметре воздуха содержится примерно 1019 частиц, то запас энергии сольватных молекул в этом объеме приближается к 7 джоулям. Для шаровой молнии радиусом 15 см это дает энергию в 100 000 джоулей — цифру, близкую к наблюдениям.
Почему происходит взрыв
Молекулы воды замедляют рекомбинацию, но не исключают ее совсем. Поэтому запасенная энергия постепенно переходит в тепло. Расчет скорости рекомбинации и потерь тепла из-за теплопроводности дает время жизни молнии 100-1000 секунд. Но на самом деле молния исчезает раньше, когда ее энергия еще не израсходована полностью. Дело в том, что скорость распада сольватных молекул растет с повышением температуры, а выделяющееся при этом распаде тепло в свою очередь подстегивает рост температуры. Если температура превысит критическое значение (около 150°С), то скорость распада станет лавинообразной, что выглядит как взрыв.
Не поддававшееся до сих пор объяснению равенство плотности вещества шаровой молнии и окружающего воздуха гипотеза Стаханова объясняет очень просто естественным отбором. Малейшее нарушение равновесия вызывает бурные конвективные потоки, разрушающие молнию. Поэтому шаровую молнию удается видеть очень редко. Мы видим только те молнии, у которых в момент рождения плотность вещества была равна плотности воздуха (на один ион воздуха приходилось четыре молекулы воды). Небольшое притяжение, между сольватными молекулами, создает силу поверхностного натяжения на границе с воздухом. Этим объясняется шаровая форма молнии.
Разумеется, новая гипотеза тоже не дает объяснения всем известным фактам. Например, тому, что шаровая молния часто проникает в закрытые помещения через узкие щели, дымоходы. Что ее туда тянет — неизвестно. В гипотезу не укладываются также сообщения некоторых наблюдателей о том, что они видели нечто похожее на шаровую молнию и в сухую погоду.
Однако гипотеза привлекательна тем, что ее можно проверить. Экспериментальная проверка может заключаться в измерении количества воды, остающейся в месте взрыва шаровой молнии. Как метко выразился академик В. Л. Гинзбург при обсуждении доклада И. П Стаханова на сессии Отделения общей физики и астрономии, «гипотеза утверждает, что после взрыв от шаровой молнии остается мокрое место».
Возможна и активная проверка
Что если попытаться вводить капельки воды в канал разряда с параметрами, имитирующими разряд обычной молнии? В случае успеха удалось бы не только впервые получить искусственную шаровую молнию, но и провести детальное исследование ее свойств, которого до сих пор не удавалось сделать, ведь шаровая молния показывается, как правило, случайным, неподготовленным наблюдателям.
Загрузка...
