Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Гипотезы о природе шаровой молнии

Одни учёные выдвигают сложнейшие теории её происхождения, другие оспаривают первых, третьи вовсе сомневаются в её существовании, несмотря на то, что примерно 5% населения Земли видели это явление своими глазами. И радости особой не испытывали, особенно, если шаровая молния оказывалась на близком расстоянии от них...

Академик Пётр Капица предполагал, что шаровая молния является продуктом коротковолнового излучения, возникающего в пространстве между облаками и поверхностью Земли. На основании этого предположения физик Питер Хэндел разработал целую теорию — мазер-солитонную.

Согласно этой теории, шаровая молния, является разрядом "атмосферного мазера", и что для возникновения видимого феномена нужен либо очень большой объём воздушного пространства, либо относительно небольшое помещение с проводящими стенами.

По словам Хэндела, его теория находит подтверждение в виде трёх достаточно хорошо известных фактов. Во-первых, шаровые молнии никогда не образуются вблизи острых горных вершин, около верхних этажей небоскрёбов и в других высоких точках, которые, так сказать, привлекают молнии, и где любят обосновываться специалисты по изучению этого атмосферного явления. Например, исследователь молний Карл Бергер (Karl Berger) провёл много лет в своей лаборатории на вершине горы Сальваторе в Лугано (Италия), изучая сотни и сотни обычных молний, но с шаровым разрядом он не встречался никогда.

Между тем, мазер-солитонная теория предсказывает, что вблизи пиков образование шаровых молний невозможно. Импульс поля молнии, бьющей в высотный объект, образует довольно узкий конус, занимающий очень небольшой объём. Когда же молния бьёт в какой-либо объект, располагающийся в плоской местности, то возникающий при этом импульс оказывается огромным: до десяти километров в ширину и до трёх — в высоту.

Кроме того, известно, что шаровая молния, возникающая внутри зданий, салонов самолётов или в подводных лодках с проводящими корпусами, — безвредны. Энергия мазера в таких средах ограничивается 10 джоулями (в то время как в открытом пространстве энергия достигает 109 — 1010 Дж), а это совершенно не опасно. Ну и, наконец, известно, что возникающая на открытом воздухе шаровая молния часто исчезает с мощным взрывом, который иногда вызывает серьёзные разрушения. Причём на проводящие предметы этот взрыв воздействует сильнее, нежели на непроводящие.

Согласно теории Хэндела, при резком исчезновении разряда, поглощавшего фотоны, возникшие вследствие мазерного эффекта, эти фотоны не только продолжают жить, но и начинают лавинообразно множиться. Одновременно происходит экспоненциальное расширение электрического поля. В результате образуются довольно значительные "пондеромоторные силы", под воздействием которых сложные конструкции, в которые входят различные диэлектрики, могут вовсе распадаться на части.

Существует ещё одна — более, с позволения сказать, простая — теория возникновения шаровой молнии. Её предложил сотрудник австралийского Института промышленных технологий, физик, специалист по плазме Джо Лоук (John Lowke).

По его мнению, источником энергии для шаровой молнии является электрическое поле, которое создают заряды, рассеивающиеся в земле после удара молнии. Они же контролируют движение шаровой молнии, так что оно никак не зависит от условий окружающей среды (например, шаровая молния может спокойно лететь против ветра). По мнению Лоука, шаровая молния напоминает коронный разряд в газе и представляет собой последовательность электрических импульсов, сменяющих друг друга с большой частотой.

По материалу издания Мембрана.ру

 

    

    

 

ГИПОТЕЗЫ, ФАКТЫ, РАССУЖДЕНИЯ

ШАРОВАЯ МОЛНИЯ - ДИТЯ КВАЗИЧАСТИЦЫ

(Часть 2, заключительная. См.часть 1)

Ну, а теперь перейдём к обоснованию тезиса, то есть образной модели ААЯ. Для этого примем энергию, запасенную в ядре, равной, например, миллиарду джоулей.

Шаровая молния в группе с обычнымиПочему именно такая величина? Во-первых, она следует из оценок наблюдений. И, во-вторых, эта величина была подтверждена экспериментально М. Т. Дмитриевым и Б. И. Бахтиным. Суть экспериментов состояла в том, что в лаборатории на специальной установке потоком лучистой энергии облучали образцы грунта, измеряя при этом затраты энергии. Облучали до тех пор, пока не образовывался «грунт», идентичный образцу, взятому с места распада шаровой молнии.

Поскольку ядро ААЯ — объект макромира, то мы имеем полное право запас его энергии отнести к энергии связи микрочастиц, его составляющих. Поэтому, исходя из закона сохранения полной энергии системы (ядра), с учетом того, что наблюдаемая скорость движения ААЯ много меньше скорости света в вакууме, мы можем по формуле Эйнштейна оценить величину эффективной массы ядра. Она получается по порядку величины близкой к планковской массе (10-8 кг). Связь спектра наблюдаемых энергий ААЯ с величиной массы ядра линейная, что говорит о том, что принятое допущение полностью исключает антагонизм между высоко- и низкоэнергетическими концепциями о физической природе шаровой молнии. Она одна, и поэтому запас энергии любой шаровой молнии, как и звезды, определяется только величиной эффективной массы ее ядра.

Чтобы найти веществу ядра ААЯ аналог среди известных в природе, оценим среднюю плотность его массы, исходя из того, что его радиус из-за погрешности визуальных оценок может лежать в диапазоне от 10-5до 10-9 м. Расчеты показывают, что средняя плотность массы вещества ядра шаровой молнии очень близка по величине к плотности вещества Белых карликов (миллиард килограммов в кубическом метре). А раз это так, то можно уверенно сказать, что вещество ядер ААЯ, находясь при температуре в несколько миллионов градусов и давлении порядка 1012 атмосфер, является вырожденным. Используя формулы квантовой механики, получаем, что средняя плотность частиц в единице объема ядра ААЯ примерно равна 1044 килограммов в кубометре.

По известным параметрам ядра исследуем его устойчивость, используя условия гидростатического равновесия вещества в нём. Расчёты показывают, что давление на его поверхности примерно в 50 раз превышает атмосферное. А это означает, что «пылинка» вещества Белого карлика в земных условиях существовать не может. Для её устойчивого существования нужны мощные либо внешние, либо внутренние воздействия. В атмосфере Земли и её окрестностей такие внешние воздействия естественного происхождения, причём долгодействующие, способные удержать ядро ААЯ от теплового взрыва, нам неизвестны. Однако, несмотря на это, шаровая молния всё-таки существует! Значит, остаётся одно — искать их внутри ядра.

Обратившись к теореме вириала, мы однозначно устанавливаем их гравитационную природу. Но и здесь оценка величины гравитационной потенциальной энергии для плазменной системы массой 10-8 кг и радиусом 10-7 м даёт величину всего 10-20 джоулей, которой явно недостаточно не только для самоудержания ядра от распада, а и для существования самого явления природы.

Выход из этой критической ситуации нам подсказывает подобие строения ядра ААЯ и звезд. Дело в том, что нам известна пока только средняя плотность массы вещества ядра, поэтому, применив к ядру (микрозвезде) закон изменения плотности вещества звёзд в зависимости от их радиуса, мы можем, правда мысленно, заглянуть в его «недра». Из закона следует, что при приближении к центру ядра ААЯ его плотность должна неограниченно увеличиваться (стремиться к бесконечности). Но ещё Макс Планк показал, что в природе бесконечной плотности массы вещества (материи) быть не может. У нее есть естественный предел, равный 1098 кг/м3. Следовательно, внутри ядра ААЯ, как ядро у звезды, для обеспечения его устойчивости должно находиться очень массивное (по масштабам микромира) и компактное центральное тело с планковскими параметрами: массой, радиусом (10-35 м) и энергией, то есть своеобразная элементарная частица.

Реальны ли такие объекты микромира в природе? Ответ на этот вопрос следует из книги В. С. Барашенкова «Протоны, кварки, Вселенная»: «Сегодня доводов в пользу их существования больше, чем против». Эти объекты называют максимонами, планкеонами и фридмонами, обобщая в класс фундаментальных сверхтяжелых частиц или квазичастиц.

Главным отличием сверхтяжелых частиц и квазичастиц от известных элементарных является наличие у них, наряду с электрическим полем, мощного гравитационного. Оценка интенсивности гравитационных эффектов в их окрестностях, в соответствии с известным правилом, состоит в том, что они исчезающе малы, если безразмерный параметр «альфа» много меньше единицы. Для всех известных элементарных частиц он равен всего 10-40 Однако для сверхтяжелых частиц он близок к единице, скажем, меньше 1,0 но больше 0,01. Поэтому в окрестностях сверхтяжелых частиц приходится иметь дело с очень мощными гравитационными эффектами (как у чёрных дыр в мегамире), способными полностью уравновесить силы электрического расталкивания одноименных зарядов-частиц, например, из которых состоит вырожденное вещество компактного ядра шаровой молнии.

Из теории, разработанной академиком М. А. Марковым, известны три возможных способа образования сверхтяжелых частиц.
• Первый — реликтовые сверхтяжелые частицы, образовавшиеся в момент «Большого взрыва» и дожившие до наших дней, что маловероятно.
• Второй — их образование сейчас в глубинах Вселенной из-за неизбежных флуктуации гравитационного поля или «испарения» чёрных дыр.
• И, наконец, третий — они образуются как и другие элементарные частицы — во взаимодействиях, но при уровнях энергии взаимодействия, близких к планковской. Не исключено, что при этом в природе могут образовываться системы: максимоний (связанное состояние максимона и антимаксимона) с эффективной массой, превышающей планковскую, макситритий, максигелий и т. д. Понятно, что эти системы должны вести к образованию гигантских ААЯ с энергосодержанием, существенно превышающим миллиард джоулей.

Теперь, априори, с целью проверки принятого допущения и найденной аналогии для доказательства необходимости и достаточности существования ААЯ, оценим размер ядра. Для этого воспользуемся уравнением изменения ускорения свободного падения пробного (легкого) тела в зависимости от расстояния его до поверхности центрального (тяжелого) тела, приравняв его к 9,81 м/с2. Вычисления дают радиус ядра порядка 10 ангстрем, что удовлетворительно согласуется с известными фактами. Масса такого сгустка, в пересчете на протоны, равна 10-11 кг. А это значит, что масса центрального тела ядра ААЯ составляет 99,99 процента от всей массы ядра. То есть мы получили результат, который однозначно подтвердил правильность выдвинутого тезиса при построении образной модели шаровой молнии.

Из вышесказанного следует, что образование шаровых молний в природе инициируется либо появлением, либо образованием в атмосфере Земли сверхтяжелой частицы или квазичастицы.

В ясную погоду наиболее вероятно, что ААЯ образуются в результате попадания их в атмосферу Земли из Космоса. Но чаще они возникают в результате ускорения силами природы известных элементарных частиц до супервысоких энергий и их последующего взаимодействия, либо между собой, либо с мишенями. Обладая мощным гравитационным полем, сверхтяжелые частицы или квазичастицы путем захвата компонентов атмосферы формируют вокруг себя компактный сгусток вырожденного вещества объемом около 10-28 кубических метров, а следовательно, и шаровую молнию.

В природе, как известно, мощными ускорителями частиц, о которых мы можем пока только мечтать, служат всплески (импульсы) электромагнитного поля, сопровождающие различные метеорологические и геофизические явления, а именно: сверхмолнии, смерчи, извержения вулканов и т.д. Ну, а мишеней хоть отбавляй. Ими могут служить и атомы, и молекулы, и пылинки, и батареи парового отопления, и электророзетки.

Проиллюстрируем сказанное. Известно, что у средней линейной молнии, являющейся мощным источником электромагнитного излучения, поток энергии равен одному килоджоулю с сантиметра ее длины. Следовательно, при её длине порядка 1000 м энергия в импульсе электромагнитного излучения составит сто миллионов джоулей. Энергия же, необходимая для образования сверхтяжелой частицы, в 10—1000 раз больше. Отсюда — не каждая линейная молния ведет к образованию шаровой, даже если она почему-то свернется в клубок, как предполагает академик Н. А. Шило.

Известно, что максимум наблюдений шаровых молний связан с очень мощными грозовыми разрядами. Здесь, вероятно, работает эффект А. В. Чернетского, ведущий более чем к четырехкратному увеличению энергии импульса электромагнитного излучения из-за трансформации линейной молнии в самогенерирующий разряд.

Однако здесь возникает вопрос: куда исчезает субсветовая скорость новорожденной частицы? Ведь характерная скорость движения ААЯ, а значит, и его ядра, порядка один метр в секунду. Ответ на него однозначно следует из закона сохранения импульса. Дело в том, что новорожденная частица своим мощным гравитационным полем сразу же путем захвата формирует вокруг себя компактный, вращающийся сгусток вырожденного вещества из компонентов атмосферы.

Оценка массы и размера сгустка по изменению скорости новорожденной частицы от субсветовой до одного метра в секунду дает точь в точь ранее полученные величины.

Те, кто непосредственно наблюдал процесс образования ААЯ, сообщают о двух противоречивых вариантах. Первый — образовавшаяся в атмосфере короткая и стремительная огненная стрела, затормаживаясь, трансформируется в огненный шар. Стрела, как легко догадаться,— трек новорожденной частицы, образовавшейся на очень легкой мишени, например, пылинке. Второй — «выдувание» шара из электрической розетки или шляпки гвоздя. Здесь новорожденная частица, образовавшись на очень тяжелой мишени и уже заторможенная, формирует вокруг себя компактный сгусток.

Видим, что эти противоречивые варианты, которые ранее просто избегали объяснять, впервые нашли простое физическое объяснение в рамках предлагаемой модели шаровой молнии.

Б.Н, Игнатов, г.Москва,
"Гипотезы, суждения, версии, догадки. Клуб ФЕНИД вып.1."

>>>Читайте дальше: Конец света.

Знания и теория познания [1 2]Природа магнитного поля Земли и планетИерархия и пределы ВселеннойСтолкновения с 030Выстрел по ... Земле?Кризис технической цивилизацииСознание - много знанийЗнание и вера [1 2]Гипотеза существования СупермираТест на Homo Sapiens [1 2]Гипотезы о происхождении жизниЛабораторная модель ЗемлиЭволюция Земли: новый взгляд на проблемуЛунный гелий-3 [1 2]Разум как космическое явлениеЧеловек и техносфера (фильм)Горы Земли [1 2 3]Альтернативная гипотеза эволюции солнечной системыАктивные сгустки энергии в атмосфере Земли [1 2]Составная волнаПятая силаТорсионная физика [1 2]История познания образования нефти завершилась [1 2 3]Семь кирпичей для храма Вселенной [1 2 3]Мировой РазумЧеловек-посредникШаровая молния - дитя квазичастицы [1 2]Конец светаТеоретические модели физических систем и процессов[1 2]

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта

open
© KV


 


 

Шаровая молния не являлась пока по заказу в научные лаборатории, где для неё были бы приготовлены соответствующие приборы, её не удалось ещё смоделировать, поэтому исследователям остаётся лишь строить более или менее изящные и правдоподобные гипотезы. Их множество. Но, может быть, к истине, которая откроет новые источники энергии, нас приблизит эта?

Читайте ещё о шаровой молнии:
Шаровая молния - сестра летающих тарелок.

Закрыть урок