Шаровая молния

3 Задокументированные случаи шаровых молний

Некоторые ученые, в попытке поймать такие молнии, умирали. Так, Ломоносов исследовал смерть одного ученого, который со своим ассистентом отправился в грозу на изучение и попытку генерации шаровой молнии. Ассистент заявил, что из аппарата вышел яркий шар и ударил ученого в лоб. На его теле действительно остался такой шар, а вся одежда обгорела.

Другие любопытные случаи происходили во время Второй Мировой войны и даже были названы “Foo Fighters”. Эти огни часто видели летчики на своих заданиях, при этом, явления продолжались и после военных действий.

Также нескольких членов экипажа британского корабля убили три оранжевых шара. Все случаи подтверждают запах серы от этих шаров.

https://youtube.com/watch?v=lpmi_hQCMIA

https://youtube.com/watch?v=lpmi_hQCMIA

Что такое шаровая молния?

В начале 1970-х годов группа физиков из США предположила, что грозы могут работать как огромные ускорители частиц. Согласно озвученной теории, протоны, получающие очень большую энергию, могут инициировать ядерные реакции, врезаясь в атомные ядра в воздухе. В результате этих реакций рождаются радиоактивные изотопы кислорода и фтора. Которые, по мере своего распада с испусканием позитронов и гамма-лучей, могут предоставлять энергию для формирования шаровой молнии. Чтобы проверить эту идею, ученые изучали различные объекты, которые находились вблизи тех мест, где появлялась шаровая молния. Они хотели обнаружить следы остаточного излучения. Но ничего не нашли…

Еще более радикальное предположение высказали в 1971 году двое ученых одной из лабораторий Управления по атомной энергии Великобритании. Их звали Дэвид Эшби и Колин Уайтхед. Они решили установить в определенном месте детектор гамма-излучения. И оставить его работать в течение нескольких месяцев, чтобы посмотреть, не улавливает ли он какие-либо необычные изменения уровня излучения. И, что примечательно, один из всплесков, при котором уровень радиации поднялся за несколько секунд в пятьдесят раз по сравнению с фоновым уровнем, совпал с сильной грозой. Такие скачки гамма-излучения не могли быть объяснены теорией, которая была описана выше. И поэтому физики выступили с еще более интригующим предположением. По их словам, гамма-всплески инициировало… антивещество!

Эшби и Уайтхед предположили, что шаровая молния рождается из крошечных зерен антивещества. А зерна эти прилетают из космоса. Они медленно просачиваются сквозь атмосферу Земли, защищенные от немедленного уничтожения неким квантовым барьером. Частицы антивещества будут иметь тенденцию становиться отрицательно заряженными в результате эмиссии позитронов. И поэтому будут притягиваться к земле, поскольку она становится положительно заряженной во время грозы. Это весьма увлекательная и неординарная теория. Которая, однако никогда не была подтверждена экспериментально.

Оранжевая, лимонная, зеленая, голубая…

Удивительна способность ШМ изменять форму. Если сферичность обеспечивается силами поверхностного натяжения, то можно ожидать изменений ШМ, связанных с капиллярными осцилляциями возле равновесной сферической формы, или изменений при нарушении устойчивости ШМ, то есть перед разрядом на проводник или перед взрывом, что, собственно говоря, и отмечается в наблюдениях очевидцев. Но, как ни странно, чаще наблюдаются взаимопревращения ШМ из сферической формы в ленточную и обратно. Вот два примера таких наблюдений.

Видно, что ШМ вполне уверенно чувствует себя в ленточной форме, которую принимает при необходимости пройти через узкое отверстие. Это плохо укладывается в представление о поверхностном натяжении как о главном факторе, определяющем форму. Такого поведения можно было бы ожидать при малом коэффициенте поверхностного натяжения, но ШМ сохраняет форму и при движении с большой скоростью, когда аэродинамическое сопротивление воздуха деформировало бы сферу, если бы силы поверхностного натяжения были слабыми. Впрочем, наблюдатели сообщают и о весьма разнообразных формах, которые принимает ШМ, и о колебаниях поверхности.

Таким образом, теоретические модели шаровой молнии должны учитывать изменчивость ее свойств, что существенно усложняет проблему. А как обстоит дело с экспериментом?

Как вести себя при встрече с шаровой молнией

Если соблюдать технику безопасности, то скорее всего, такая встреча вам не грозит. Однако есть общие рекомендации, к которым советуем прислушиваться, даже если вы считаете себя удачливым человеком.

1. Во время грозы закрывайте окна, двери, печные отверстия и прочие выходы, в которые может проникнуть электрический разряд. Идеальным вариантом будет отключить электричество.
2. Если вы увидите летящую шаровую молнию, не машите ей руками и не пытайтесь снимать ее на видео — высока вероятность, что молния притянется к металлическому предмету у вас в руках.
3. Если молния появилась рядом с вами, никогда не пытайтесь убежать от нее! Поскольку шаровая молния легче воздуха, движение от нее вызовет воздушный вихрь, который заставит молнию последовать за вами. Лучше всего застыть на месте и ждать, что будет.
4. Не вздумайте что-то бросать в шаровую молнию! От этого она может взорваться, и последствия трудно даже предсказать.
5. Во время грозы не прячьтесь под деревьями и не оставайтесь внутри автомобиля.
6. Согласно подсчетам, 86% человек, попавших под удар молнии — мужчины. Поэтому, если в вашем организме избыток тестостерона — будьте вдвойне осторожны во время грозы.
7. Если на вас мокрая одежда — шансы на столкновения с молнией повышаются. Электрические разряды всегда притягиваются к воде и влаге.

Человека, пострадавшего от удара молнии, необходимо перенести в теплое помещение, укутать одеялом, при необходимости сделать искусственное дыхание и как можно скорее доставить в больницу.

Собранные здесь факты даны скорее для общего представления о природе шаровой молнии, чем для практического применения, и вряд ли когда-нибудь пригодятся вам в реальной жизни. Ведь шанс увидеть такое явление предельно мал. По статистике, вероятность встречи человека с шаровой молнией — 1 из 600 000.

О феномене шаровой молнии, ее исследовании, рассказы очевидцев вы можете посмотреть в данном видеосюжете:

https://youtube.com/watch?v=v3X2oyGxUmY

Как вести себя при встрече?

При ударе шаровой молнии в человека могут появиться несовместимые с жизнью травмы и ожоги, поэтому при появлении огненной гостьи нужно вести себя предельно осторожно. Ниже приводится перечень правил поведения при встрече с природным объектом:

Ниже приводится перечень правил поведения при встрече с природным объектом:

1. Раздумывая, как спастись от нежданной гостьи, не нужно рассчитывать на бегство. Нельзя суетиться, совершать резкие движения. Молния воспринимает воздушные колебания и направляется вслед за убегающим человеком.
2. Нужно спокойно и неторопливо сойти с пути движения объекта, остановиться на достаточном расстоянии. Стоять следует лицом, а не спиной к шару.
3. Если молния проникла в квартиру, то необходимо первым делом открыть форточку. Высока вероятность, что шар вылетит через окно с выходящим воздушным потоком.
4. Категорически нельзя швырять в сферу предметы, пытаться ее отогнать от себя руками или палкой. Объект взорвется, покалечит или убьет нападавшего.

Из чего состоит шаровая молния

…Молния спускается с неба. Еще не ясно, какой ей быть, шаровой или обычной. Она жадно высасывает заряд из облака, соответственно уменьшается поле в трассе. Если до попадания в Землю поле в трассе упадет ниже критической величины, процесс перейдет в режим шаровой молнии, трасса станет невидимой, и мы заметим, что на Землю опускается шаровая молния.

Внешнее поле при этом много меньше собственного поля шаровой молнии и не влияет на ее движение. Именно поэтому яркая молния движется хаотично. Между вспышками шаровая молния светится слабее, ее заряд мал. Движение направляется теперь внешним полем и поэтому прямолинейно. Шаровая молния может переноситься ветром. И ясно почему. Ведь отрицательные ионы, из которых она состоит, это те же молекулы воздуха, только с прилипшими к ним электронами.

Просто объясняется отскакивание шаровой молнии от околоземного «батутного» слоя воздуха. Когда шаровая молния приближается к Земле, она индуцирует в почве заряд, начинает выделять много энергии, разогревается, расширяется и быстро поднимается под действием архимедовой силы.

Шаровая молния плюс поверхность Земли образуют электрический конденсатор. Известно, что конденсатор и диэлектрик взаимно притягиваются. Поэтому шаровая молния стремится расположиться над диэлектрическими телами, а значит, предпочитает находиться над деревянными мостками, либо над бочонком с водой. Связанное с шаровой молнией длинноволновое радиоизлучение создается всей трассой шаровой молнии.

Шипение шаровой молнии вызвано вспышками электромагнитной активности. Эти вспышки следуют с частотой около 30 герц. Порог слышимости человеческого уха — 16 герц.

Шаровая молния окружена собственным электромагнитным полем. Пролетая мимо электрической лампочки, она может индуктивно нагреть и пережечь ее спираль. Попав в проводку осветительной, радиотрансляционной или телефонной сети, она замыкает всю свою трассу на эту сеть. Поэтому во время грозы сети желательно держать заземленными, скажем, через разрядные промежутки.

Шаровая молния, «распластавшись» над бочонком с водой, вместе с зарядами, индуцированными в земле, составляет конденсатор с диэлектриком. Обычная вода — диэлектрик не идеальный, она обладает значительной электропроводностью. Внутри такого конденсатора начинает течь ток. Вода нагревается джоулевым теплом. Хорошо известен «опыт с бочонком», когда шаровая молния нагрела до кипения около 18 литров воды. По теоретической оценке, средняя мощность шаровой молнии при ее свободном парении в воздухе равна примерно 3 киловаттам.

В исключительных случаях, например в искусственных условиях, внутри шаровой молнии может возникать электрический пробой. И тогда в ней появляется плазма! Энергии при этом выделяется очень много, искусственная шаровая молния может светить ярче Солнца. Но обычно мощность шаровых молний сравнительно невелика — она находится в состоянии эльмы. По-видимому, переход искусственной шаровой молнии из состояния эльмы в состояние плазмы в принципе возможен.

Искры, нити и зерна

С вопросом о внутреннем строении шаровой молнии естественно обратиться к людям, видевшим ее вблизи, на расстоянии порядка метра. Таких около 35%, примерно в половине случаев очевидцы сообщают о внутренней структуре — и это при том, что ШМ имеет весьма дурную репутацию. Можно понять, почему очевидцы не всегда в состоянии ответить на столь простой вопрос: при неожиданном появлении опасной гостьи не каждый захочет и сумеет заняться скрупулезными научными наблюдениями. Да и не всегда, по-видимому, внутри ШМ удается что-либо разглядеть. Тем не менее вот два примера.

В описаниях, упоминающих внутреннюю структуру шаровой молнии, можно выделить наиболее часто повторяющиеся элементы — хаотически движущиеся световые точки, светящиеся переплетенные линии, маленькие движущиеся и светящиеся шарики. Если сопоставить эти данные с сообщениями о том, что ШМ при внешних воздействиях рассыпается на искры и шарики, то представления о шариках и искрах (микрошариках) как об элементарных кирпичиках, из которых состоит ШМ, получают дополнительное подтверждение. Остается неясным, какие силы удерживают вместе эти «кирпичики», не давая им разлететься, но не мешая им свободно перемещаться в объеме шаровой молнии, и как происходит ее распад на элементарные шарики при ударе.

Совсем загадочные случаи — прохождение шаровой молнии сквозь стекло, после которого не остается отверстия. Таких наблюдений немного, среди 5315 описаний, собранных нами, их всего лишь 42. Есть подобные описания и в литературе, причем среди наблюдателей были и пилоты самолетов, и сотрудники метеостанций; иногда наблюдателей было несколько. Может быть, ШМ не проходит сквозь стекло, а ее электрическое поле вызывает возникновение подобного объекта по другую сторону стекла?

Подытожим нашу тему

Выглядят шаровые молнии по-разному. Обычно это светящиеся шары диаметром от нескольких сантиметров до нескольких метров. Хотя есть свидетельства о появлении грушевидных, грибовидных или вытянутых молний. Цвет их бывает белым, желтым, голубым, красным. Время существования — от нескольких секунд до нескольких минут.

Повадки шаровых молний совершенно непредсказуемы. Пожалуй, именно это в них и пугает больше всего. Иногда они плавают в воздухе и тихонько исчезают. Иногда взрываются с адским грохотом. Могут разнести на кусочки каменную церковь, а могут аккуратно полетать внутри деревянного дома и скромно удалиться через окно. А еще шаровые молнии умеют воровать драгоценности, закорачивать электроприборы и ломать часовые механизмы.

Возникает шаровая молния в основном во время грозы, но также были зафиксированы неоднократные случаи её появления и в солнечную погоду. Появляется она обычно в единственном экземпляре (по крайней мере, современная наука другого не зафиксировала), и нередко самым неожиданным образом: она может спуститься с туч, появиться в воздухе или выплыть из-за столба или дереве. Для неё не составляет труда проникнуть в закрытое пространство: известны случаи её появления из розеток, телевизора и даже в кабинах пилотов.

Если не считать гипотезы про инопланетян, которые следят за нами с помощью своих беспилотников — шаровых молний, то самое популярное на сегодня объяснение их природы — плазменная структура.

Откуда берутся молнии перед землетрясением?

Существуют молнии, которые проявляют себя во время землетрясений. До конца их природа пока неизвестна, но они тоже возникают из-за накопления заряда. Только в данном случае это происходит из-за трения слоев пород между собой.

Изначально ученые не воспринимали всерьез рассказы о том, что землетрясения сопровождаются молниями, но появление в последнее время камер заставило их задуматься над этим. В итоге они начали ставить эксперименты и пришли к выводу о трении слоев пород.

Куда более известны молнии при извержениях вулканов, которые еще называются “грязными молниями”. Они тоже возникают в результате трения между собой частиц, вылетающих из жерла.

Примерно так выглядит молния внутри вулкана.

Образование молний сопровождает и другие явления, например, пылевые бури, торнадо и некоторые другие, приводящие все к тому же накоплению заряда.

Почему светится шаровая молния

 Остановимся еще на одной загадке шаровой молнии: если ее температура невелика (в кластерной теории считается, что температура шаровой молнии около 1000°К), то почему же тогда она светится? Оказывается, и это можно объяснить.

При рекомбинации кластеров выделившееся тепло быстро распределяется между более холодными молекулами.

Но на какой-то момент температура «объемчика» вблизи рекомбинировавших частиц может превышать среднюю температуру вещества молнии более чем в 10 раз.

Вот этот «объемчик» и светится как газ, нагретый до 10 000-15 000 градусов. Таких «горячих точек» сравнительно мало, поэтому вещество шаровой молнии остается полупрозрачным.

Ясно, что с точки зрения кластерной теории шаровые молнии могут появляться часто. Для образования молнии диаметром в 20 см нужно всего несколько граммов воды, а ее во время грозы обычно предостаточно. Вода чаще всего распылена в воздухе, ну а в крайнем случае шаровая молния может «найти» ее для себя на поверхности земли.

Кстати, так как электроны очень подвижны, то при образовании молнии часть их может «потеряться», шаровая молния в целом окажется заряженной (положительно), и ее движение будет определяться распределением электрического поля.

Остаточный электрический заряд позволяет объяснить такие интересные свойства шаровой молнии, как ее способность двигаться против ветра, притягиваться к предметам и висеть над высокими местами.

Цвет шаровой молнии определяется не только энергией сольватных оболочек и температурой горячих «объемчиков», но и химическим составом ее вещества. Известно, что если при попадании линейной молнии в медные провода появляется шаровая молния, то она часто бывает окрашена в голубой или зеленый цвет — обычные «цвета» ионов меди.

Вполне возможно, что и возбужденные атомы металлов тоже могут образовывать кластеры. Появлением таких «металлических» кластеров можно было бы объяснить некоторые эксперименты с электрическими разрядами в результате которых появлялись светящиеся шары, похожие на шаровую молнию.

Из сказанного может создаться впечатление, что благодаря кластерной теории проблема шаровой молнии получила, наконец, свое окончательное разрешение. Но это не совсем так.

Несмотря на то что за кластерной теорией стоят вычисления, гидродинамические расчеты устойчивости, с её помощью удалось, по-видимому, понять многие свойства шаровых молний, было бы ошибкой сказать, что загадки шаровой молнии больше не существует.

В подтверждение один лишь штрих, одна деталь. В своем рассказе В. К. Арсеньев упоминает о тоненьком хвостике, протянувшемся от шаровой молнии. Пока мы не можем объяснить ни причину его возникновения, ни даже что это такое…

Как уже говорилось, в литературе описано около тысячи достоверных наблюдений шаровой молнии. Это конечно, не очень много. Очевидно, что каждое новое наблюдение при тщательном его анализе позволяет получить интересную информацию о свойствах шаровой молнии, помогает в проверке справедливости той или иной теории.

Поэтому очень важно, чтобы как можно больше наблюдений стало достоянием исследователей и сами наблюдатели активно участвовали в изучении шаровой молнии. Именно на это направлен эксперимент «Шаровая молния», о котором будет рассказано дальше

Лабораторные эксперименты

Ученые давно пытались воссоздать шаровую молнию в лабораторных условиях. Хотя некоторые эксперименты и давали эффекты, которые визуально похожи на свидетельства о естественной шаровой молнии, но еще не было подтверждено, есть ли между ними какая-либо связь.

По сообщениям, Никола Тесла мог искусственно создавать небольшие светящиеся шарики, диаметром равным 30-40 мм, а также проводил некоторые демонстрации своих умений. Но это было лишь хобби для великого ученого, поэтому никаких записей или объяснений он не оставил. Его больше интересовали более высокие напряжения и мощности, а также дистанционная передача энергии, поэтому изготовленные им шарики были просто проявлением любопытства.

Международный комитет по шаровой молнии (ICBL) регулярно проводил симпозиумы на эту тему. Группа использует общее название «Нетрадиционная плазма». Последний симпозиум ICBL предварительно был запланирован на июль 2012 года в Сан-Маркосе, штат Техас, но был отменен из-за отсутствия представленных тезисов.

Управляемые микроволны

У. Х. Отсуки и Х. Офурутон описывали эксперимент по созданию “плазменных огненных шаров” с помощью использования микроволновых помех в заполненной воздухом цилиндрической емкости, питаемой прямоугольным волноводом с использованием микроволнового генератора мощностью 2,45 ГГц, 5 кВт (максимальная мощность).

Эксперименты с водой

Некоторые научные группы, в том числе Институт Макса Планка, по сообщениям, произвели эффект, напоминающий шаровые молнии, опустив высоковольтный конденсатор в резервуар с водой.

Домашние эксперименты с микроволновкой

Можно создать светящиеся шарики, которые часто называются плазменными шариками, поместив в микроволновую печь только что потухшую спичку или другой сгоревший небольшой предмет. Опаленная часть начнет вспыхивать в виде большого огненного шара, а “плазменные шары” начнут появляться у потолка камеры печи.

Некоторые экспериментаторы рекомендуют накрывать объекты, дабы не повредить микроволновку. Однако стеклянная банка, к примеру, в конечном итоге взрывается, а не просто вызывает обугливание краски или плавление металла, как это происходит внутри микроволновой печи. Поэтому повторять такие эксперименты дома не стоит!

Эксперименты с кремнием

Ученые в 2007 году решили попробовать использовать электрические пластины, которые способны испарять кремний и вызывать окисление в парах. Визуальный эффект можно описать как маленькие светящиеся, сверкающие шары, которые вращаются вокруг поверхности. Эти эксперименты основывались на теории, что шаровая молния на самом деле является окисленным паром кремния.

Удар молнии

Встреча с таким электрическим шаром не сулит ничего хорошего. И если удар молнии с неба можно предотвратить с помощью молниеотвода, то от шаровой молнии нет спасения. Она может проходить через твердые тела — стены, камни, а при полете издает странные звуки — жужжание, шипение. Ее действия нельзя предвидеть, от нее невозможно убежать, а иногда она ведет себя настолько странно, что некоторые ученые считают ее разумным существом.

Наблюдение этого явления со стороны достаточно безопасно, но бывали случаи, когда молнии преследовали конкретных людей в течение всей их жизни. Самый известный случай — это история британского майора Саммерфорда, в которого молния попадала трижды за всю его жизнь. Это нанесло серьезный ущерб его здоровью. Но даже после смерти злой рок не оставил его в покое — удар молнии на кладбище полностью разрушил могильную плиту несчастного майора.

Отсюда возникает мысль — а не является ли молния наказанием свыше за какие-то плохие дела? Истории известны случаи, когда молнии поражали отъявленных грешников, которых не смогли покарать обычным, земным правосудием. Недаром на Руси фраза: «Чтоб тебя громом поразило!» – звучала как самое страшное проклятие.

Во многих древних культурах молнии и гром считались небесными знамениями и выражением божественного гнева, посылаемого на провинившихся для устрашения или в качестве наказания. Шаровые молнии называли не иначе как «пришествием дьявола» или «адским пламенем». Но всегда ли они причиняют вред?

В истории известно немало случаев, когда встреча с шаровой молнией приносила удачу и даже исцеление от болезней. Человека, выжившего после удара молнии, считают праведным, «отмеченным Богом», которому после смерти обещаны небеса. Нередко люди, пережившие подобное событие, открывали в себе новые способности и таланты, которых раньше не было.

Расчет по наблюдениям

Шаровую молнию примерно в 5% случаев видят падающей из грозовых облаков, в 0,5% видят поднимающейся к облакам, а в 75% наблюдений она плывет в атмосфере. Напрашивается вывод, что она может быть как легче воздуха, так и тяжелее, но в большинстве случаев ее плотность приблизительно та же. Однако на плавучесть шаровой молнии влияет не только сила Архимеда, как на воздушный шар. Известно, что она может менять направление движения, гнаться за подвижными объектами, убивать людей и животных электрическим зарядом. Вот два примера.

Итак, у шаровой молнии есть электрический заряд, она двигается в приземном электрическом поле, напряженность которого в ясную погоду такова, что разность потенциалов между подошвами ног и головой человека составляет около 200 вольт. В грозовую погоду напряженность увеличивается примерно в 100 раз. Из сказанного следует, что на ее движение влияют электрические поля. И в самом деле, с вероятностью примерно 4% ее видят двигающейся вдоль проводов электричества.

Добавив к этим соображениям представления об устойчивости заряженной поверхности жидкости и критериях электрического пробоя атмосферы, мы получили возможность оценить величину заряда шаровой молнии, которая оказалась порядка единиц микрокулонов. Много это или мало? Во всяком случае, электрической энергии, запасаемой в шаровой молнии при таком заряде, достаточно, чтобы убить человека. Проведенные расчеты показали, что шаровые молнии, возникающие у поверхности земли, имеют большие электрические заряды, чем возникающие в грозовых облаках.

Из приведенных выше соображений удалось оценить и другие свойства ШМ. Так, плотность ее вещества отличается от плотности воздуха примерно на 1%, а поверхностное натяжение приблизительно такое же, как у воды. Также удалось выяснить, что все свойства шаровой молнии связаны между собой и что ее радиус не может быть больше метра. Все сообщения о многометровых радиусах ошибочны; такие размеры всегда выводятся из оценок угла, под которым светящийся объект наблюдают издали, а при этом неизбежна большая ошибка.