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 модели шаровой молнии

Отсутствие сильного внешнего магнитного поля, что является основной трудностью получения равновесной плазменной структуры в естественных условиях, привело к возникновению нескольких теорий, рассматривающих возможность самоудержания плазмы. Образование шаровой молнии из сегмента обычной было объяснено как преобразование плазменного стержня в сгусток со структурой типа вихря Хилла. Цилиндрический столб имеет сильное захваченное магнитное поле, но лишен электрического. Заряженные частицы обращаются вокруг оси стержня, и считается, что ионы и электроны движутся вдоль столба в противоположных направлениях. Электрический диполь, созданный разделением зарядов, и магнитное поле заставляют соответствующие частицы образовывать на каждом конце столба зонтообразное расширение. Затем эти расширения с противоположными зарядами приближаются друг к другу, создавая замкнутый проводящий путь через центр столба, по внешней части, где образовались расширения, и опять в центр, образуя сферическую внешнюю поверхность. Это напоминает рассматривавшийся выше плазменный вихрьс той разницей, что тут отсутствует внешнее магнитное поле, использованное в гидродинамической аналогии.

Высказывалось предположение, что структура токов в такой модели подобна структуре токов в торе, где положительные ионы составляют кольцевой, а электроны — поверхностный полоидальный ток, как и в ранее рассмотренных тороидальных образованиях. Рассматривались также тонкие кольца с электронами в очень тонкой внешней оболочке и толстые кольца, приближающиеся по форме к шаровидным образованиям. В этой модели предполагались очень мощные токи порядка 107 А и скорости электронов около 1/3 скорости света. При этом должны возникать потоки энергичных электронов и рентгеновское излучение; это приводит к выводу, что шаровая молния должна быть интенсивным источником такого излучения (~5•1011 рад/ч), возникающим в атмосфере в естественных условиях. Такой вывод делается на основании предположения о высоких скоростях частиц и из рассмотрения лишь некоторых из большого числа процессов потерь энергии. Параллельная оценка длительности существования шаровой молнии при предполагаемой первоначальной энергии 5•106 Дж и потерях, оцененных в 9,7•105 Вт, составила 5 с. Рекомбинация как один из основных процессов исключалась и при высоком и при низком внутреннем давлении. В свете имеющихся экспериментальных данных принять это допущение для высокого давления трудно, низкое же давление (1,8•10-7 атм), используемое в альтернативной модели, также представляется для шаровой молнии нереальным.

Выдвигалось предположение, что тор с током положительных ионов возникает в результате разрыва канала линейной молнии под воздействием ударной волны. Давление в канале молнии было принято равным 200 атм, что примерно в 10 раз превышает обычную оценку. При резком уменьшении тока происходит быстрое уменьшение диаметра канала (коллапс), в результате че го создается сильная ударная волна, на что указывает звуковая волна. Ответвление главного канала, в котором ток прекратится раньше, или еще одна вспышка молнии в непосредственной близости могут, таким образом, создать ударную волну, которая разорвет канал молнии. Когда ударная волна прерывает ток, магнитное поле вокруг канала схлопывается, преобразуя этот отрезок высокотемпературного ионизованного канала в вихрь. Скорость ионов в вихре также высока. Воздействие нескольких ударных волн, разрывающих канал разряда в нескольких местах, могло бы, согласно этому предположению, объяснить возникновение четочного разряда, показанного на рис. 6. Для проверки этой теории было предложено провести опытное изучение воздействия сильных ударных волн на искровые разряды.