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 электрический разряд

В дальнейшем теоретическом исследовании шаровой молнии рассматривались разряды постоянного тока, имеющие сферическую форму и существующие при малой величине тока в электрическом поле после разряда линейной молнии. Такая сфера представляет собой область с высокой проводимостью, что обусловливает большую плотность в ней токовых линий и силовых линий электрического поля, которые сходятся сюда из обширных близлежащих областей. Проводимость зависит от квадрата напряженности поля. Быстро убывающее с расстоянием дипольное поле в этой модели не может определить какую-либо силу, способную уравновесить архимедову силу, действующую на шар, более нагретый, чем окружающий воздух, и удержать его тем самым на определенной высоте.

Светящиеся сферы, возникавшие при высокочастотном разряде и рассматривавшиеся как возможные экспериментальные модели шаровой молнии, обладали температурой 2000—2500 К. Действие таких температур исследовалось на мыльных пузырях, наполненных гелием, плотность которого при 2200° К приближается к плотности воздуха. Собственный вес пузырей крайне мал — наполненные воздухом, они опускаются очень медленно; наполненные же гелием, пузыри диаметром 20—35 см поднимались в воздухе, достигая максимальной скорости 120 см/с. Пузыри большего размера становились близки по форме сжатым сфероидам, что приводило к большему их торможению в воздухе и не позволяло достичь более высоких скоростей. В этих условиях шару диаметром 20 см для компенсации потери энергии горячим газом требуется мощность примерно 10 000 Вт.

Для получения модели, в которой подъемная сила была бы уравновешена и тлеющий разряд удерживалст на постоянной высоте, Пауэлл и Финклстайн переработали теорию дипольной области тлеющего разряда в теорию положительно заряженной сферы. В ней принимается, что огненный шар возникает как остаток вспышки обычной молнии или в результате преобразования огня св. Эльма. Сама теория рассматривает процессы, благодаря которым сфера сохраняется на отмечаемый очевидцами долгий срок. Электроны, обладая по сравнению с ионами большей скоростью, покидают шар, в результате чего он заряжается положительно. Приземное электрическое поле после удара молнии меняет знак на противоположный и воздействует в направлении, обратном подъемной силе.

Сферы, полученные с помощью высокочастотных разрядов в резонаторах, оставались видимыми в течение 0,5—1 с после отключения тока. Для таких же разрядов постоянного тока столь долгое свечение после отключения тока экспериментально показано не было. Это время было сочтено длительностью жизни шаровой молнии за счет внутренней энергии, полученной ею в момент образования, а в течение более долгого периода разряд предположительно удерживается за счет энергии изменившего направление электростатического поля земли с градиентом 2000 В/см. Это поле, которое может сохраняться несколько секунд после удара молнии, обеспечивает дополнительную ионизацию. Основным механизмом ионизации является обычный процесс размножения электронов, предложенный Таунсендом и заключающийся в том, что электрон, обладающий в электрическом поле достаточной энергией, может ионизовать нейтральную частицу, порождая добавочный электрон и ион:

где