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

Согласно сообщениям, времена существования поля с обратной полярностью, возникающего после разряда молнии, не превышают времени свечения высокочастотных разрядов после отключения тока. Оценка времени свечения разрядов постоянного тока по времени свечения высокочастотных разрядов представляется возможной, так как и в том и в другом случае, по-видимому, происходит возбуждение метастабильных состояний частиц, которые и обладают запасом долго сохраняющейся энергии. Однако существует большое различие между временем послесвечения высокочастотных разрядов (около 1 с) и временем существования, пересчитанным из экспериментальных данных о продолжительности свечения плазменных сгустков в луче лазера при сгустке диаметром 10 см с максимально возможной плотностью энергии, равной плотности энергии в облаке ядерного взрыва (0,01 с).

Исключением среди объектов с кратким периодом видимого свечения, таких, как высокотемпературная плазма, молния, высокочастотные разряды или разряды постоянного тока и сгустки плазмы в луче лазера, являются светящиеся объекты, связанные с испарением металлов при разрядах постоянного тока, о чем уже шла речь выше, а также высокочастотные разряды, загрязненные посторонними веществами, включая металл электродов. Мета-стабильные частицы, существование которых предположили Пауэлл и Финклстайн, хотя и не наблюдались до сих пор в высокочастотных разрядах, могут служить объяснением значительно более длительного видимого свечения. Короткоживущие разряды вполне в состоянии возбуждать более высокие энергетические уровни, что согласуется с большой начальной температурой и энергией, отмечавшихся в конкретных примерах. С другой стороны, возникновение в обычных условиях долгоживущих метаста-бильных состояний, очевидно, требует особых процессов возбуждения. Имеются сообщения о том, что при низких давлениях в высокочастотных электромагнитных полях возникали плазменные сгустки с темными кольцами вокруг центральной светящейся зоны. В таких образованиях концентрации как нейтральных частиц, так и заряженных были очень низки; электронная концентрация составляла примерно 107см-3. Это позволило использовать в экспериментах довольно слабые электрические поля. Изучение таких разрядов в химически чистых газах показало, что для получения плазменных сгустков с темными кольцами необходим кислород, во всяком случае присутствующий хотя бы как примесь. Характерным цветом разряда в кислороде был желто-зеленый цвет линии 5632А молекулярного кислородного иона O2+. Интересно сравнить эти плазменные сгустки с шаровой молнией, которая наблюдалась с близкого расстояния на берегу р. Онеги и имела яркую желто-белую центральную зону, окруженную темно-фиолетовым слоем и светло-голубой внешней короной.

В литературе можно найти лишь крайне скудные сведения о том, может ли существовать в естественных условиях такое высокочастотное поле, которое необходимо, если считать, что шаровая молния должна возникать в стоячих электромагнитных волнах. Если имеет место резонанс плазменной сферы согласно теории, предложенной Капицей, то для создания шаровой молнии диаметром 20 см, часто упоминающемся в сообщениях, нужно излучение с длиной волны 73 см, т. е. с частотой 410 Мгц. Сам Капица предполагал, что такие радиоволны могут генерироваться в грозовых облаках и либо излучаться сфокусированным пучком от облаков к шару, либо распространяться по ионизованному каналу, созданному разрядом молнии. На основании грубых оценок, полученных при изучении характера поражения медных поверхностей молнией, было высказано предположение о наличии в молниевом столбе колебаний с частотами порядка сотен мегагерц. Вокруг поверхностных фульгуритов наблюдались тесно расположенные концентрические кольца. По расстояниям между кольцами, используя характерные параметры для расплавленной меди, образовавшейся при ударе молнии, была рассчитана скорость волн на поверхности — исходя из предположения, что они возникают при резонансных ультразвуковых колебаниях. Ультразвуковые волны рассматривались как возможный источник электромагнитных колебаний с частотами порядка мегагерц.