800x6001024x768Auto Width
Главная

Грозовые разряды и загадка шаровой молнии

Шаровая молния в предшествующие века

Свойства грозовой молнии

Существует ли в действительности шаровая молния?

Наблюдения шаровой молнии

Фотографии шаровой молнии

Характерные черты шаровой молнии

Теоретические и экспериментальные исследования

Современное состояние проблемы шаровой молнии

Шаровая молния как сферический конденсатор

Связь появления шаровой молнии с мощными электрическими явлениями при грозах привела вскоре к возникновению теорий, в которых распределение зарядов в шаровой молнии уподоблялось их распределению на обкладках лейденской банки — первого конденсатора, в котором удавалось удерживать большие электрические заряды в ограниченном объеме, что, как предполагали, свойственно и для шаровой молнии. Первое такое предположение опиралось на физическую концепцию, согласно которой вещество, вступающее лишь в слабое взаимодействие с окружающей средой, принимает со временем характерную, в общем случае сфероидную форму. Согласно этим представлениям, шаровая молния есть сфера, образовавшаяся в результате сгущения электрической материи. Сфера окружена очень тонкой упругой оболочкой и наполнена легкими газами. Наблюдаемый цвет появляется в результате отражения дневного света в тонкой пленке оболочки, порождающей интерференционные цвета.

Впервые модель шаровой молнии, прямо сопоставляющая структуру распределения в ней зарядов с их распределением в лейденской банке, была предложена в 1859 г. Сферический слой сухого воздуха, сжимаемого силой притяжения между зарядами противоположного знака, которые аккумулируются по обеим его сторонам, играет в ней роль изолирующего стекла лейденской банки.

Этот заряженный сосуд с газовыми стенками находится в состоянии устойчивого равновесия, поддерживаемого равными радиально направленными силами — атмосферным давлением, силой притяжения между зарядами противоположного знака по обеим сторонам изолирующей газовой оболочки, давлением внутри этой стенки, возникающим в основном под действием сжимающих электростатических сил, пониженным давлением внутри шара и силой отталкивания между зарядами, расположенными как вне, так и внутри оболочки. Свечение шара вызывается постепенной рекомбинацией зарядов противоположного знака, проникающих через слой сжатого газа, который не является абсолютным изолятором. При рекомбинации образуется озон. Вся система не разрушается от соприкосновения с почвой, при котором только снимается небольшая часть свободного заряда на ее внешней поверхности. Но если изолирующий слой будет пробит проводником, произойдет взрыв из-за разряда, проходящего между противоположно заряженными сторонами внешней оболочки. Равновесие радиальных сил в этом шаре устойчиво к небольшим возмущениям, причем существует много различных вариантов таких равновесных распределений зарядов, а следовательно, и способов, какими может быть образована шаровая молния.