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

Плазменные теории и плазменные сгустки

В некоторых теориях шаровой молнии для объяснения заключенного в ней запаса энергии, на что указывает длительное свечение и мощный завершающий взрыв относительно небольшой массы, выдвигается предположение о высоких концентрациях электронов и положительных ионов. Плазма — это совокупность большого числа электрически заряженных частиц. Мощные электрические силы препятствуют возникновению в ней заметных отклонений от электрической нейтральности. Например, если происходит накопление зарядов определенного знака в какой-то области пространства, то это вызывает быстрое поступление туда частиц с противоположным зарядом. Наибольшее расстояние, на которое электростатическое поле проникает в плазму, определяется формулой

,

где k — постоянная Больцмана, Т — кинетическая температура, е — величина заряда электрона в электростатических единицах, а nе и ni — концентрации электронов и ионов соответственно (см-3) (ионы полагаются однократно ионизованными). Это известный дебаевский радиус экранирования, определяемый из условия равенства кинетической энергии частиц и их потенциальной энергии в электрическом поле. В областях пространства, характерный размер которых порядка или меньше дебаевского радиуса, возможны отклонения от нейтральности при тепловом движении заряженных частиц. Если же характерный размер значительно больше дебаевского радиуса, то газ в целом нейтрален и только тогда, собственно, считается плазмой. Следовательно, размер шаровой молнии должен превышать дебаевский радиус по крайней мере раз в 10, чтобы можно было считать, что она состоит из плазмы. Оценки концентрации заряженных частиц в шаровой молнии, а также предполагаемые давления и температуры показывают, что этот критерий выполняется и вещество шаровой молнии может рассматриваться как плазма даже при частичной его ионизации.

Для образования замкнутой структуры, содержащей ионы и электроны, требуется удержание их в ограниченном объеме. Из исследований плазмы, связанных в основном с проблемой термоядерных реакций, известно несколько основных методов удержания плазмы довольно небольшой плотности при определенных ее конфигурациях. Для этого может быть использовано сильное магнитное поле или же комбинация магнитного и электрического полей. Магнитное поле не влияет на движение заряженных частиц вдоль него, но направление поперечной скорости изменяется. Частицы, движущиеся поперек магнитного поля с постоянной по величине скоростью v, описывают окружности, радиус которых определяется формулой R = mv/qB, где m — масса, q — величина заряда частицы, В — напряженность магнитного поля. Если v — скорость теплового движения, то мы можем выразить ее через температуру Т, откуда получаем