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

Свойства грозовой молнии и протекающие в ней процессы

Во многих сообщениях о шаровой молнии указывается на ее тесную связь с разрядами обычной молнии во время грозы. Хотя в ранних теориях шаровая молния не считалась электрическим явлением — даже когда роль электричества в возникновении обычной молнии стала уже хорошо известна, — тесная связь шаровой молнии с грозами, сопровождавшимися интенсивными электрическими явлениями, вскоре породила идею, что эти различные формы молнии находятся в тесной связи. Так, шаровую молнию считали стационарной молнией, а обыкновенную молнию — траекторией быстро движущейся шаровой молнии.

Упоминания Аристотеля о медленно движущихся «грозовых стрелах» в отличие от быстро движущихся, а также Лукреция о молниевых вихрях, возможно, означают, что они считали обе молнии различными формами одной и той же природной субстанции, а не просто разными явлениями при грозах. Теории шаровой молнии, выдвигавшиеся в различные эпохи, постоянно связывали это явление с обычной молнией, с важнейшими процессами, происходящими в ней. Поэтому будет уместным рассмотреть здесь хорошо известные формы линейной молнии.

Грозовой разряд — этот непрерывно обновляющийся дар Прометея, принесшего человеку огонь — происходит, когда колоссальная разность потенциалов, накапливающаяся при разделении зарядов в облаке, внезапно порождает электрический ток, уничтожающий эту разность потенциалов. Яркий свет молнии излучается каналом, по которому проходит ток, отчетливо выделяя эту область из окружающей атмосферы.

Разность потенциалов между грозовым облаком и землей может достигать 109 В, а градиент электрического поля, при ясной погоде равный 100—400 В/м (над океаном меньше, над однородными плоскими пространствами суши больше), во время грозы возрастает до многих киловольт на метр. Предлагалось, например, использовать эту колоссальную разность потенциалов как своего рода естественную лабораторию для электрических экспериментов. Средний ток в импульсе молнии составляет примерно 10 000 А, а максимальная наблюдавшаяся сила тока превышает 100 000 А. Полный перенесенный заряд оценивается величинами от 0,02 до более 100 Кл Принятой средней величиной является 20 Кл. В соответствии с этими цифрами мощность, выделяющаяся в канале молнии, может достигать 1012. Вт, а соответствующая энергия — 109 Дж.

Высокоскоростная фотосъемка, а также электрические измерения показали, что приведенные выше электрические характеристики отдельной вспышки молнии связаны с развитием нескольких самостоятельных процессов. После образования канала молнии по нему нередко могут пройти три, а иногда и более сорока импульсов. Суммарная продолжительность вспышки составляет примерно 0,25 с с интервалом между импульсами в 10—100 мс. Вспышки молний, состоящие из многократных разрядов, могут длиться от 40 мс до 0,27 с. В каналах, сохраняющих достаточную проводимость, ток может возрастать без повторения лидерного процесса, и возникает длительное свечение, связанное с непрерывно текущим током. С помощью фотометра свечение ионов азота N2+ еще удалось наблюдать в течение 0,8 с после вспышки молнии.