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

Образование шаровой молнии естественным электромагнитным излучением

Идея образования шаровой молнии электромагнитными волнами как сгустка плазмы в естественных условиях была выдвинута Капицей в 1955 г. в статье, оказавшей большое влияние на дальшейшие исследования в этой области. Капица пришел к выводу, что длительное свечение, наблюдаемое у шаровой молнии, возможно только при наличии какого-то непрерывно действующего внешнего источника энергии. Даже максимальной энергии, которая может быть запасена в шаре в момент его образования, недостаточно для поддержания непрерывного свечения на протяжении всего времени его жизни. Оценка, на которую опирался этот довод, была выведена из времени свечения огненного шара при атомном взрыве. Такое облако должно содержать максимально возможный запас энергии; это позволяет оценить наибольшее время, в течение которого шар может светиться за счет только внутренней энергии. В основу расчета продолжительности существования небольших шаровых молний был положен тот факт, что длительность свечения огненного шара диаметром 150 м от ядерного взрыва составляет примерно 10 с. Количество энергии, содержащееся в таком облаке, прямо пропорционально его объему и, следовательно, кубу его линейных размеров, а излучаемый свет пропорционален площади поверхности, т. е. квадрату линейных размеров. Отсюда Капица пришел к выводу, что время свечения шара пропорционально его линейным размерам, т. е. диамегру. Шар диаметром 10 см, если бы он мог быть уподоблен ядерному облаку, должен был бы светиться максимум 0,01 с. Длительность существования шаровой молнии много больше, поэтому в него должна поступать энергия извне.

Образование в лазерном луче очень маленьких плазменных шаров, объемом около 10-4 см, предоставляет в наше распоряжение дополнительную информацию о возможной продолжительности жизни такого шара. Продолжительность жизни светящегося шара с начальной энергией 1 Дж, обеспеченной источником света, была порядка 10 мкс, что согласуется с приближенным соотношением t = kE1/2, определяющим время жизни t через начальную энергию Е. Эта приближенная формула приложима не только к очень маленьким, но и к большим шарам. Излучение светящегося облака от ядерного взрыва мощностью 1 кт длится около 10с (т. е. k ~ 10с/кт 1/2)-Продолжительность жизни большой шаровой молнии с энергией 11•106 Дж (3,3•10-6 кт) должна быть порядка 0,01 с, что совпадает с оценкой Капицы, основанной на размерах шаровой молнии. Время жизни шаровой молнии, по-видимому, много больше времени, которое представляется возможным даже при максимальной начальной энергии.

Капица предположил, что внешним источником энергии, наличием которого можно было бы объяснить неожиданно долгую жизнь шаровой молнии, является какое-то естественное радиоизлучение. Диаметр плазменной сферы, т. е. шаровой молнии, определяется резонансом шара во внешнем переменном электромагнитном поле; при этом поглощение энергии в шаре максимально. Резонанс возникает, когда длина волны внешнего излучения в 3,65 раза больше диаметра сферы.