Звідки беруться блискавки у плазмовій кулі. Як з'являється блискавка
Кульова блискавка досить рідкісне та небезпечне явище, яке відбувається під час сильної грози та зливи. Який внутрішній світ кульової блискавки? Розглянемо у статті природу їхньої освіти.
Ще далекому дві тисячі другому році відбулися експериментальні дослідження за підсумками яких було з'ясовано, що кульові блискавки утворюються із звичайних блискавок, які сприяють випаровуванню кремнію в грунті.
Коли кремній охолоджується, його пари конденсуються і завдяки освіті про наночастинок, які під впливом кисню навколишнього повітря окислюються, починається інтенсивне виділення тепла. Саме внаслідок таких хімічних та фізичних явищ утворюється кульова блискавка.
Джерело: Otvetin
Інші новини по темі:
Страх людини найчастіше походить від незнання. Мало хто боїться звичайної блискавки – іскрового електричного розряду – і всі знають, як поводитись під час грози. Але що таке кульова блискавка, чи вона небезпечна, і що робити, якщо ви зіткнулися з цим явищем? Про це і розповість сьогодні МирСовєтов. Які
Науці відомо кілька фактів про людей, у яких розряд блискавки потрапляв не три і навіть п'ять разів! Вперше «спис Зевса» вразив Роя Саллівана в 1942 році – тоді американець відбувся лише втратою нігтя на пальці ноги та сильним переляком. З того часу блискавка почала переслідувати чоловіка протягом
Те, що блискавки небезпечні вже всім відомо, а ось те, що зі блискавки можна зробити основу для енергії, стало зрозуміло зовсім недавно. Розглянемо у статті, які пастки для блискавок вигадали вчені. Як завжди, всі революційні ідеї народжуються в Китаї. Китайськими вченими було зроблено висновок, що
Якщо вам наснилося це явище природи, як блискавка - сон віщує величезне щастя і розквіт, який буде так само яскравий, але короткий. Якщо уві сні ви побачили, як блискавка висвітлила якийсь предмет поруч із вами і ви відчуваєте страх чи явний шок - такий сон означає звістку, яка вас схвилює
Підкаст Читає Павло Морозов Скачати в mp3 (3.4 Mb / 05:59 хв.) На відміну від своїх далеких предків, ми знаємо, що гроза - це не покарання за гріхи, послане богом на землю, а цілком звичне природне явищеі ще ми знаємо, що боятися треба не грому, а блискавку. І хоча статистика каже
Грози - це часте явище, що зустрічається практично повсюдно. Звичайно, сучасна людина знає, що грім і блискавка - це звичайне природне явище, а не послана богом-громовержцем кара за гріхи. Але забути про техніку безпеки не варто, адже ймовірність загибелі при попаданні блискавки дуже
Блискавка - це потужний електричний розряд, який виникає при сильній електризації хмар. Розряди блискавки можуть відбуватися як усередині хмари, так і між сусідніми хмарами, які сильно наелектризовані. Іноді розряд відбувається між землею та наелектризованою хмарою. Перед спалахом блискавки
Існує понад 400 гіпотез, що пояснюють її виникнення
Вони завжди з'являються раптово. Більшість вчених, які займаються їх вивченням, жодного разу в житті не бачили предмет досліджень на власні очі. Експерти століттями ламають списи у суперечках, але жодного разу не відтворили цей феномен у лабораторії. Проте ніхто не ставить його в один ряд із НЛО, чупакаброю чи полтергейстом. Йдеться про кульову блискавку.
Вчені пропонують сконцентрувати зусилля щодо пошуку сигналу від позаземних цивілізацій на транзитній зоні Вчені з Німеччини наполягають на звуженні зони пошуку потенційно населених планет. Про це Рене Хеллері та Ральф Пудріц розповіли в інтерв'ю журналу Astrobiology. За їхніми словами, зараз існує кілька методів пошуку екзопланет – планет, що обертаються навколо інших зірок. Основним є так званий транзитний метод, суть якого полягає в тому, що астрономи спостерігають послаблення яскравості зірки, коли між спостерігачем із Землі та зіркою проходить планета.
ДОСЬЄ НА пекельну кульку
Як правило, поява кульових блискавок пов'язана із сильними грозами. Переважна кількість очевидців описує об'єкт як шар об'ємом близько 1 куб. дм. Втім, якщо аналізувати свідчення пілотів літаків, то вони нерідко згадують про величезні кулі. Іноді очевидці описують стрічкоподібний "хвіст" або навіть кілька "щупалець". Поверхня об'єкта найчастіше рівномірно світиться, іноді пульсує, але рідкісні спостереження темних кульових блискавок. Зрідка згадуються яскраві промені, що вириваються з внутрішньої частини кулі. Колір світіння поверхні буває різним. А ще він може змінюватись у часі.
Зустріч із цим загадковим явищемдуже небезпечна: зафіксовано безліч випадків опіків та смертей від контакту з кульовою блискавкою.
ВЕРСІЇ: ГАЗВИЙ РОЗРЯД І ЗГУСТОК ПЛАЗМИ
Спроби розгадати феномен робилися давно.
Ще у XVIII ст. Видатний французький вчений Домінік Франсуа Араго опублікував першу, дуже ґрунтовну працю, присвячену кульовій блискавці. У ньому Араго узагальнив близько 30 спостережень і таким чином започаткував наукове вивчення явища.
З сотень гіпотез досі найбільш ймовірними виглядали дві.
ГАЗОВИЙ РОЗРЯД.У 1955 р. Петро Леонідович Капіца представляє доповідь "Про природу кульової блискавки". У роботі він намагається пояснити і саме народження кульової блискавки, і з її незвичайних особливостей виникненням короткохвильових електромагнітних коливань між грозовими хмарами і земною поверхнею. Вчений вважав, що кульова блискавка - це газовий розряд, що рухається вздовж силових ліній електромагнітної стоячої
хвилі між хмар і землі. Звучить не дуже зрозуміло, але ми маємо справу з дуже складним фізичним явищем. Однак навіть такий геній, як Капіца, не зміг пояснити природу короткохвильових коливань, які провокують появу "пекельної кульки". Припущення вченого лягло в основу цілого напряму, який продовжує розвиватися досі.
ЗГУСТОК ПЛАЗМИ.На думку видатного вченого Ігоря Стаханова (його називали "фізиком, який знає все про кульові блискавки"), ми маємо справу зі згустком іонів. Теорія Стаханова добре погодилася з розповідями очевидців і пояснювала як форму блискавки, і її здатність проникати через отвори, наново приймаючи вихідний вид. Проте експерименти зі створення рукотворного згустку іонів виявилися безуспішними.
Антиречовина.Наведені вище гіпотези - цілком робочі, з їхньої основі тривають дослідження. Однак варто навести приклади і сміливішого польоту думки. Так, американський астронавт Джеффрі Ширс Ешбі припустив, що блискавка кульова народжується при анігіляції (взаємному знищенні з виділенням величезної кількостіенергії) частинок антиматерії, які потрапляють в атмосферу із космосу.
СТВОРИТИ блискавку
Створити кульову блискавку в лабораторних умовах - давня і поки що до кінця не реалізована мрія багатьох вчених.
ДОСВІДИ ТЕСЛИ.Перші спроби в цьому напрямку на початку XX століття зробив геніальний Нікола Тесла. На жаль, немає достовірних описів ані самих дослідів, ані отриманих результатів. У його робочих записах зустрічаються відомості про те, що за певних умов йому вдалося "запалити" газовий розряд, який був схожий на сферичну кулю, що світиться. Тесла нібито міг тримати ці загадкові кулі в руках і навіть перекидати їх. Втім, діяльність Тесли завжди була огорнута орелом таємничості та загадок. Тож зрозуміти, де правда і вигадка в історії про ручні кульові блискавки, не вдається.
БІЛІ ЗГУСКИ.В Академії ВПС США (штат Колорадо) в 2013 році вдалося створити яскраві кулі шляхом впливу потужних електричних розрядів на особливий розчин. Дивні об'єкти змогли проіснувати майже півсекунди. Вчені обережно вважали за краще називати їх плазмоїдами, а не кульовими блискавками. Але очікують, що експеримент наблизить їх до розгадки.
Плазмоїд. Яскрава біла куля існувала всього півсекунди.
НЕСПОДІВАНЕ ПОЯСНЕННЯ
Наприкінці XX ст. з'явився новий метод діагностики та лікування – транскраніальна магнітна стимуляція (ТМС). Суть його в тому, що піддаючи ділянку мозку сфокусованому сильному магнітному полю, можна змусити нервові клітини (нейрони) реагувати так, ніби вони отримали сигнал через нервову систему.
Так можна викликати галюцинації як вогненних дисків. Зміщуючи точку на мозку, можна змусити диск рухатися (у сприйнятті піддослідного). Австрійські вчені Джозеф Пір та Олександр Кендль припустили, що під час гроз на мить можуть виникати потужні магнітні поля, які провокують такі бачення. Так, це унікальний збіг обставин, але й бачать кульову блискавку рідко. Вчені звертають увагу на те, що є більше шансів, якщо людина знаходиться в будівлі, літаку (статистика підтверджує це). Гіпотеза може пояснити лише частину спостережень: зустрічі зі блискавкою, які закінчувалися опіками та смертями, залишаються нерозгаданими.
П'ять яскравих випадків
Повідомлення про зустрічі з кульовими блискавками надходять постійно. В Україні одне з останніх мало місце минулого літа: до приміщення Дібрівської сільради на Кіровоградщині влетіла така ось "пекельна кулька". Людей не зачепив, але вся оргтехніка згоріла. У науці та науково-популярній літературі сформувався якийсь набір найвідоміших зіткнень людини та кульової блискавки.
1638. Під час осінньої грози в селі Вайдкомб-Мур в Англії до церкви влетіла куля діаметром понад 2 м. За розповідями очевидців, блискавка ламала лави, била вікна та заповнила церкву димом із запахом сірки. При цьому загинули четверо людей. "Винних" невдовзі знайшли - ними оголосили двох селян, які дозволили собі перекинутися в карти під час проповіді.
1753. Георг Ріхман, член С.-Петербурзької Академії наук, проводить дослідження атмосферної електрики. Раптом з'являється синювато-жовтогаряча куля і з тріском ударяє вченого в обличчя. Вченого вбито, його помічника - оглушено. На лобі Ріхмана виявили маленьку багряну пляму, його камзол був обпалений, черевики розірвані. Історія знайома всім, хто навчався за радянських часів: без опису смерті Ріхмана не обходився жоден підручник тогочасної фізики.
1944. В Упсалі (Швеція) кульова блискавка пройшла крізь шибку (на місці проникнення залишилася дірка діаметром близько 5 см). Феномен спостерігали не тільки люди, що опинилися на місці: спрацювала і система стеження за грозовими розрядами місцевого університету.
1978. Група радянських альпіністів зупинилася на ночівлю у горах. У застебнутому наглухо наметі раптом виникла яскраво-жовта куля розміром з тенісний м'яч. Він, потріскуючи, хаотично рухався у просторі. Один альпініст від торкання кулі загинув. Інші отримали множинні опіки. Випадок став відомим після публікації в журналі "Техніка - Молоді". Тепер без згадки про ту історію не обходиться жоден форум любителів НЛО, перевалу Дятлова тощо.
2012. Неймовірна удача: у Тибеті кульова блискавка потрапляє у поле зору спектрометрів, за допомогою яких китайські вчені вивчали звичайні блискавки. Приладам вдалося зафіксувати свічення завдовжки 1,64 сек. та отримати детальні спектри. На відміну від спектру звичайної блискавки (там присутні лінії азоту), у спектрі кульової блискавки багато ліній заліза, кремнію та кальцію – основних хімічних елементів ґрунту. Деякі з теорій походження кульової блискавки набули вагомих аргументів на свою користь.
Загадка Так зображували зустріч із кульовою блискавкою у XIX столітті.
Відкриття кульової блискавки
Як це нерідко буває, систематичне вивчення кульових блискавок почалося з заперечення їх існування: на початку XIX століття всі відомі на той час розрізнені спостереження були визнані містикою, або в кращому випадку оптичною ілюзією.
Але вже 1838 року в «Щорічнику» французького бюро географічних довгот опубліковано огляд, складений знаменитим астрономом і фізиком Домініком Франсуа Араго.
Згодом він став ініціатором дослідів Фізо та Фуко щодо вимірювання швидкості світла, а також робіт, що призвели Левер'є до відкриття Нептуна.
Грунтуючись на відомих тоді описах кульових блискавок, Араго дійшов висновку, що з цих спостережень не можна вважати ілюзією.
За 137 років, що минули з моменту появи огляду Араго, з'явилися нові свідчення очевидців, фотографії. Було створено десятки теорій, екстравагантних та дотепних, які пояснювали деякі відомі властивості кульової блискавки, та таких, що не витримували елементарної критики.
Фарадей, Кельвін, Арреніус, радянські фізики Я. І. Френкель та П. Л. Капіца, багато відомих хіміків, нарешті, фахівці американської Національної комісії з астронавтики та аеронавтики NASA намагалися дослідити і пояснити цей цікавий і грізний феномен. А кульова блискавка і досі продовжує залишатися загадкою.
Важко, мабуть, знайти явище, відомості про яке так суперечили один одному. Основних причин дві: це дуже рідкісне, і багато спостережень проводяться вкрай не кваліфіковано.
Досить сказати, що за кульову блискавку приймалися великі метеори і навіть птахи, до крил яких прилипала труха гнилих, що світилися в темряві пнів. Проте відомо близько тисячі достовірних спостережень кульової блискавки, описаних у літературі.
Які факти мають пов'язати вчені єдиної теорією, щоб пояснити природу виникнення кульової блискавки? Які обмеження накладають спостереження нашу фантазію?
Перше, що треба пояснити: чому кульова блискавка виникає часто, якщо вона виникає часто, або чому вона виникає рідко, якщо виникає рідко?
Нехай читача не дивує ця дивна фраза — частота появи кульової блискавки все ще є спірним питанням.
І ще треба пояснити, чому кульова блискавка (не дарма вона так називається) дійсно має форму, зазвичай близьку до кулі.
І довести, що вона, взагалі, має відношення до блискавок, — треба сказати, не всі теорії пов'язують появу цього феномену з грозами — і небезпідставно: іноді вона виникає в безхмарну погоду як, втім, і інші грозові явища, наприклад, вогні святого Ельма.
Тут доречно згадати опис зустрічі з кульовою блискавкою, дане чудовим спостерігачем природи та вченим Володимиром Клавдійовичем Арсеньєвим - відомим дослідником далекосхідної тайги. Зустріч ця відбулася в горах Сіхоте-Аліня у ясну місячну ніч. Хоча багато параметрів блискавки, що спостерігалася Арсеньєвим, типові, подібні випадки рідкісні: зазвичай кульові блискавки виникають в грозу.
У 1966 році NASA поширила серед двох тисяч чоловік анкету, в першій частині якої було поставлено два питання: «Чи бачили ви кульову блискавку?» і «Чи бачили ви в безпосередньої близькостіудар лінійної блискавки?
Відповіді дали можливість порівняти частоту спостереження кульової блискавки із частотою спостереження звичайних блискавок. Результат виявився приголомшливим: удар лінійної блискавки поблизу бачили 409 людей із 2 тисяч, а кульову блискавку — вдвічі менший. Знайшовся навіть щасливчик, який зустрічав кульову блискавку. раз, щеодин непрямий доказ того, що це зовсім не таке рідкісне явище, як заведено думати.
Аналіз другої частини анкети підтвердив багато відомих раніше фактів: кульова блискавка має в середньому діаметр близько 20 см; світиться не дуже яскраво; колір найчастіше червоний, оранжевий, білий.
Цікаво, що навіть спостерігачі, які бачили кульову блискавку близько, часто не відчували її теплового випромінювання, хоча за безпосереднього дотику вона обпалює.
Існує така блискавка від кількох секунд до хвилини; може проникати в приміщення через маленькі отвори, потім відновлюючи свою форму. Багато спостерігачів повідомляють, що вона викидає якісь іскри та обертається.
Зазвичай вона ширяє на невеликій відстані від землі, хоча зустрічали її і в хмарах. Іноді блискавка кульова спокійно зникає, але іноді вибухає, викликаючи помітні руйнування.
Вже перерахованих властивостей достатньо, щоб поставити дослідника в безвихідь.
З якої речовини повинна, наприклад, складатися кульова блискавка, якщо вона не злітає стрімко вгору, подібно повітряній кулібратів Монгольф'є, наповненому димом, хоч і нагріта принаймні до кількох сотень градусів?
З температурою теж все ясно: судячи з кольору світіння, температура блискавки щонайменше 8 000°К.
Один із спостерігачів, хімік за спеціальністю, знайомий із плазмою, оцінив цю температуру у 13 000-16 000°К! Але фотометрування сліду блискавки, що залишився на фотоплівці, показало, що випромінювання виходить не лише з її поверхні, а й із усього об'єму.
Багато спостерігачів також повідомляють, що блискавка напівпрозора та через неї просвічують контури предметів. А це означає, що її температура значно нижча — не більше 5 000 градусів, оскільки при більшому нагріванні шар газу завтовшки кілька сантиметрів абсолютно непрозорий і випромінює як абсолютно чорне тіло.
Про те, що кульова блискавка досить холодна, свідчить і порівняно слабкий тепловий ефект, що виробляється нею.
Кульова блискавка несе велику енергію. У літературі, щоправда, часто зустрічаються заздалегідь завищені оцінки, але навіть скромна реалістична цифра — 105 джоулів — для блискавки діаметром 20 см дуже велика. Якби така енергія витрачалася лише на світлове випромінювання, вона могла б світитись багато годин.
При вибуху кульової блискавки може розвинутися потужність мільйон кіловат, оскільки вибух цей протікає дуже швидко. Вибухи, щоправда, людина вміє влаштовувати і потужніші, але якщо порівняти зі «спокійними» джерелами енергії, то порівняння буде не на їхню користь.
Зокрема, енергоємність (енергія, віднесена до одиниці маси) блискавки значно вища, ніж у існуючих хімічних акумуляторів. До речі, саме бажання навчитися акумулювати порівняно велику енергію у малому обсязі та залучило багатьох дослідників до вивчення кульової блискавки. Наскільки ці надії можуть виправдатися, говорити поки що зарано.
Складність пояснення настільки суперечливих і різноманітних властивостей призвела до того, що погляди на природу цього явища вичерпали, здається, всі можливості.
Деякі вчені вважають, що блискавка постійно одержує енергію ззовні. Наприклад, П. Л. Капіца припустив, що вона виникає при поглинанні потужного пучка дециметрових радіохвиль, які можуть випромінюватись під час грози.
Реально для утворення іонізованого згустку, яким є в цій гіпотезі кульова блискавка, необхідне існування стоячої хвилі електромагнітного випромінювання з дуже велику напруженість поля в пучності.
Потрібні умови можуть здійснитися дуже рідко, тому, на думку П. Л. Капіци, ймовірність спостереження кульової блискавки в заданому місці (тобто там, де розташувався спостерігач-фахівець) практично дорівнює нулю.
Іноді припускають, що кульова блискавка є частина каналу, що світиться, що зв'язує хмару із землею, по якому тече великий струм. Образно кажучи, їй відводиться роль єдиної видимої ділянки з якихось причин невидимої лінійної блискавки. Вперше цю гіпотезу висловили американці М. Юман і О. Фінкельштейн, а надалі з'явилося кілька модифікацій розробленої ними теорії.
Загальна складність усіх цих теорій у тому, що вони передбачають існування протягом тривалого часу потоків енергії надзвичайно високої щільності і саме через це прирікають кульову блискавку на «посаду» надзвичайно малоймовірного явища.
Крім того, в теорії Юмана і Фінкельштейна складно пояснити форму блискавки та її розміри, що спостерігаються — діаметр каналу блискавки зазвичай становить близько 3-5 см, а кульові блискавки зустрічаються і метрового діаметру.
Існує чимало гіпотез, які передбачають, що кульова блискавка сама є джерелом енергії. Вигадані найекзотичніші механізми вилучення цієї енергії.
Як приклад такої екзотики можна навести ідею Д. Ешбі та К. Уайтхеда, згідно з якою кульова блискавка утворюється при анігіляції порошин антиречовини, що потрапляють у щільні шари атмосфери з космосу, а потім захоплюються розрядом лінійної блискавки на землю.
Цю ідею, можливо, можна було б підкріпити теоретично, але, на жаль, поки жодної відповідної частки антиречовини виявлено не було.
Найчастіше як гіпотетичне джерело енергії залучаються різні хімічні і навіть ядерні реакції. Але при цьому важко пояснити кульову форму блискавки — якщо реакції йдуть у газоподібному середовищі, то дифузія та вітер призведуть до винесення «грозової речовини» (термін Араго) з двадцятисантиметрової кулі за лічені секунди і раніше деформують її.
Нарешті, немає жодної реакції, про яку було б відомо, що вона протікає в повітрі з необхідним пояснення кульової блискавки енерговиділенням.
Багаторазово висловлювалася така думка: кульова блискавка акумулює енергію, що виділяється при ударі лінійної блискавки. Теорій, в основі яких лежить це припущення, теж немало, докладний оглядїх можна знайти у популярній книзі С. Сінгера «Природа кульової блискавки».
Ці теорії, як, втім, і ще, містять труднощі і протиріччя, яким приділено чималу увагу й у серйозної й у популярної литературе.
Кластерна гіпотеза кульової блискавки
Розкажемо тепер про порівняно нову, так звану кластерну гіпотезу кульової блискавки, що розробляється в Останніми рокамиодним із авторів цієї статті.
Почнемо з питання, чому ж блискавка має форму кулі? Загалом відповісти на це питання нескладно — має існувати сила, здатна утримати разом частки «грозової речовини».
Чому крапля води куляста? Таку форму надає їй поверхневого натягу.
Поверхневий натяг рідини виникає через те, що її частки - атоми або молекули - сильно взаємодіють між собою набагато сильніше, ніж з молекулами навколишнього газу.
Тому, якщо частка виявляється поблизу межі розділу, то на неї починає діяти сила, яка прагне повернути молекулу в глибину рідини.
Середня кінетична енергія частинок рідини приблизно дорівнює середньої енергії їхньої взаємодії, тому молекули рідини і не розлітаються. У газах кінетична енергія частинок настільки перевищує потенційну енергію взаємодії, що частки виявляються практично вільними і про поверхневий натяг говорити не доводиться.
Але кульова блискавка — газоподібне тіло, а поверхневий натяг у «грозової речовини», проте є — звідси й форма кулі, яку вона найчастіше має. Єдина речовина, яка могла б мати такі властивості, — плазма, іонізований газ.
Плазма складається з позитивних та негативних іонів та вільних електронів, тобто з частинок електрично заряджених. Енергія взаємодії між ними набагато більша, ніж між атомами нейтрального газу, більше відповідно і поверхневий натяг.
Однак за порівняно низьких температур — скажімо, за 1 000 градусів Кельвіна — і за нормального атмосферного тиску кульова блискавка з плазми могла б існувати лише тисячні частки секунди, оскільки іони швидко рекомбінують, тобто перетворюються на нейтральні атоми та молекули.
Це суперечить спостереженням – кульова блискавка живе довше. За високих температур — 10-15 тисяч градусів — занадто великою стає кінетична енергія частинок, і блискавка куля повинна просто розвалитися. Тому дослідникам доводиться використовувати сильнодіючі засоби, щоб «продовжити життя» кульової блискавки, зберегти її хоча б кілька десятків секунд.
Зокрема, П. Л. Капіца ввів у свою модель потужну електромагнітну хвилю, здатну постійно породжувати нову низькотемпературну плазму. Іншим же дослідникам, які передбачають, що блискавкова плазма гарячіша, довелося вигадувати, як би утримати кулю з цієї плазми, тобто вирішувати завдання досі не вирішене, хоча й дуже важливе для багатьох галузей фізики та техніки.
А якщо піти іншим шляхом — ввести в модель механізм, що уповільнює рекомбінацію іонів? Спробуємо використати з цією метою воду. Вода – полярний розчинник. Її молекулу можна грубо уявити як паличку, один кінець якої заряджений позитивно, а інший — негативно.
До позитивних іонів вода приєднується негативним кінцем, а до негативних - позитивним, утворюючи захисний прошарок - сольватну оболонку. Вона може різко уповільнити рекомбінацію. Іон разом із сольватною оболонкою називається кластером.
Ось ми і підійшли, нарешті, до основних ідей кластерної теорії: при розрядці лінійної блискавки відбувається практично повна іонізація молекул, що входять до складу повітря, у тому числі молекул води.
Іони, що утворилися, починають швидко рекомбінувати, ця стадія займає тисячні частки секунди. У якийсь момент нейтральних молекул води стає більше, ніж іонів, що залишилися, і починається процес утворення кластерів.
Він також триває, мабуть, частки секунди і закінчується утворенням «грозової речовини» — схожої за своїми властивостями на плазму і що складається з іонізованих молекул повітря та води, оточених сольватними оболонками.
Щоправда, поки що все це лише ідея, і треба подивитися, чи може вона пояснити численні відомі властивості кульової блискавки. Згадаймо відому приказку про те, що для рагу із зайця як мінімум потрібен заєць, і поставимо собі запитання: чи можуть утворюватися в повітрі кластери? Відповідь втішна: так, можуть.
Доказ цього буквально впало (було привезено) з неба. Наприкінці 60-х років за допомогою геофізичних ракет було проведено докладне дослідження найнижчого шару іоносфери — шару D, розташованого на висоті близько 70 км. Виявилося, незважаючи на те, що на такій висоті води дуже мало, всі іони в шарі D оточені сольватними оболонками, що складаються з кількох молекул води.
У кластерної теорії передбачається, що температура кульової блискавки менше 1000 ° До, тому від неї немає сильного теплового випромінювання. Електрони за такої температури легко «прилипають» до атомів, утворюючи негативні іони, і всі властивості «блискавки» визначаються кластерами.
При цьому щільність речовини блискавки виявляється приблизно рівною щільності повітря за нормальних атмосферних умов, тобто блискавка може бути трохи важчою за повітря і опускатися вниз, може бути трохи легшою за повітря і підніматися і, нарешті, може перебувати у зваженому стані, якщо щільності «блискавки» та повітря рівні.
Всі ці випадки спостерігалися у природі. До речі, те, що блискавка опускається вниз, ще не означає, що вона впаде на землю - прогрівши під собою повітря, вона може створити повітряну подушку, яка утримуватиме її на вазі. Очевидно, тому ширяння — найпоширеніший вид руху кульової блискавки.
Кластери взаємодіють між собою значно сильніше, ніж атоми нейтрального газу. Оцінки показали, що поверхневого натягу, що виникає, цілком достатньо, щоб надати блискавці кульову форму.
Допустиме відхилення щільності швидко зменшується зі збільшенням радіусу блискавки. Так як ймовірність точного збігу щільності повітря і речовини блискавки мала, великі блискавки - більше метра в діаметрі - зустрічаються вкрай рідко, маленькі повинні з'являтися частіше.
Але блискавки розміром менше трьох сантиметрів також практично не спостерігаються. Чому? Для відповіді на це питання необхідно розглянути енергетичний баланс кульової блискавки, з'ясувати, де в ній зберігається енергія, скільки її і на що вона витрачається. Енергія кульової блискавки укладена, природно, у кластерах. При рекомбінації негативного та позитивного кластерів виділяється енергія від 2 до 10 електрон-вольт.
Зазвичай плазма втрачає досить багато енергії у вигляді електромагнітного випромінювання - його поява пов'язана з тим, що легкі електрони, рухаючись у полі іонів, набувають дуже великих прискорень.
Речовина блискавки складається з важких частинок, прискорити їх не так просто, тому електромагнітне поле випромінюється слабо більша частинаенергії виводиться із блискавки тепловим потоком із її поверхні.
Тепловий потік пропорційний площі поверхні кульової блискавки, а запас енергії пропорційний обсягу. Тому маленькі блискавки швидко втрачають свої порівняно невеликі запаси енергії, і, хоча вони з'являються набагато частіше за великі, помітити їх важче: вони замало живуть.
Так, блискавка діаметром 1 см остигає за 0,25 секунд, а діаметром 20 см за 100 секунд. Ця остання цифра приблизно збігається з максимальним часом життя кульової блискавки, але суттєво перевищує середній час її життя, рівне кільком секундам.
Найбільш реальний механізм "вмирання" великої блискавки пов'язаний із втратою стійкості її кордону. При рекомбінації пари кластерів утворюється десяток легких частинок, що призводить при тій же температурі до зменшення щільності «грозової речовини» та порушення умов блискавки задовго до того, як вичерпається її енергія.
Починає розвиватися поверхнева нестійкість, блискавка викидає шматки своєї речовини і ніби стрибає з боку на бік. Викинуті шматки майже миттєво остигають, подібно до маленьких блискавок, і роздроблена велика блискавка закінчує своє існування.
Але можливий інший механізм її розпаду. Якщо через якісь причини погіршується відведення тепла, то блискавка почне розігріватися. При цьому збільшиться кількість кластерів з малою кількістю молекул води в оболонці, вони швидше рекомбінуватимуть, відбудеться подальше підвищення температури. У результаті вибух.
Чому світиться кульова блискавка
Зупинимося ще на одній загадці кульової блискавки: якщо її температура невелика (у кластерній теорії вважається, що температура кульової блискавки близько 1000 К), то чому ж тоді вона світиться? Виявляється, і це можна пояснити.
При рекомбінації кластерів тепло, що виділилося, швидко розподіляється між більш холодними молекулами.
Але на якийсь момент температура «об'ємника» поблизу частинок, що рекомбінували, може перевищувати середню температуру речовини блискавки більш ніж у 10 разів.
Ось цей «об'ємник» і світиться як газ, нагрітий до 10000-15000 градусів. Таких «гарячих точок» порівняно мало, тому речовина кульової блискавки залишається напівпрозорою.
Зрозуміло, що з погляду кластерної теорії кульові блискавки можуть часто з'являтися. Для утворення блискавки діаметром 20 см потрібно всього кілька грамів води, а її під час грози зазвичай достатньо. Вода найчастіше розпорошена в повітрі, ну а в крайньому випадку кульова блискавка може знайти її для себе на поверхні землі.
До речі, оскільки електрони дуже рухливі, то при утворенні блискавки частина їх може «втратитися», кульова блискавка в цілому виявиться зарядженою (позитивно), і її рух визначатиметься розподілом електричного поля.
Залишковий електричний заряд дозволяє пояснити такі цікаві властивості блискавки, як її здатність рухатися проти вітру, притягуватися до предметів і висіти над високими місцями.
Колір кульової блискавки визначається не тільки енергією сольватних оболонок та температурою гарячих «об'ємників», а й хімічним складомїї речовини. Відомо, що якщо при попаданні лінійної блискавки в мідні дроти з'являється кульова блискавка, то вона часто буває пофарбована в блакитний або зелений колір - звичайні кольори іонів міді.
Цілком можливо, що і збуджені атоми металів можуть утворювати кластери. Появою таких «металевих» кластерів можна було б пояснити деякі експерименти з електричними розрядами в результаті яких з'являлися кулі, що світяться, схожі на кульову блискавку.
Зі сказаного може скластися враження, що завдяки кластерній теорії проблема кульової блискавки отримала, нарешті, своє остаточне вирішення. Але це зовсім так.
Незважаючи на те, що за кластерною теорією стоять обчислення, гідродинамічні розрахунки стійкості, з її допомогою вдалося, мабуть, зрозуміти багато властивостей кульових блискавок, було б помилкою сказати, що загадки кульової блискавки більше не існує.
На підтвердження один лише штрих, одна деталь. У своєму оповіданні В. К. Арсеньєв згадує про тоненький хвостик, що простягся від кульової блискавки. Поки що ми не можемо пояснити ні причини його виникнення, ні навіть що це таке…
Як мовилося раніше, у літературі описано близько тисячі достовірних спостережень кульової блискавки. Це, звичайно, не дуже багато. Очевидно, що кожне нове спостереження при ретельному його аналізі дозволяє отримати цікаву інформаціюпро властивості кульової блискавки, допомагає у перевірці справедливості тієї чи іншої теорії.
Тому дуже важливо, щоб якомога більше спостережень стало надбанням дослідників і самі спостерігачі брали активну участь у вивченні блискавки. Саме на це спрямований експеримент «Кульова блискавка», про який буде розказано далі.
Всім доброго доби!
Сьогодні пропоную поговорити про кульові блискавки. Як я не намагалася урізати інформацію на цю тему, але все цікаво... Отже...
Мало хто боїться звичайної блискавки – іскрового електричного розряду – і всі знають, як поводитись під час грози. Але що таке кульова блискавка, чи вона небезпечна, і що робити, якщо ви зіткнулися з цим явищем?
Які бувають кульові блискавки?
Дізнатися кульову блискавку дуже легко, незважаючи на різноманітність її видів. Зазвичай вона має форму кулі, що світиться, як лампочка на 60-100 Ватт. Набагато рідше зустрічаються блискавки схожі на грушу, гриб чи краплю, або такої екзотичної форми як млинець, бублик чи лінза. Зате різноманітність колірної гами просто вражає: від прозорого до чорного, але лідирують все ж таки відтінки жовтого, помаранчевого та червоного.
Колір може бути неоднорідним, інколи ж кульові блискавки змінюють його, як хамелеон.
Говорити про постійний розмір плазмової кулі теж не доводиться, вона коливається від кількох сантиметрів до кількох метрів. Але зазвичай люди стикаються із кульовими блискавками діаметром 10-20 сантиметрів.
Найгірше в описі блискавок йде з їх температурою і масою. За даними вчених, температура може бути в межах від 100 до 1000 оС. Але при цьому люди, які стикалися з кульовими блискавками на відстані руки, вкрай рідко відзначали хоч якесь тепло, яке виходило від них, хоч за логікою, вони мали отримати опіки. Така сама загадка і з масою: якого блискавка була розміру, вона важить трохи більше 5-7 грам.
Поведінка кульових блискавок
Поведінка кульових блискавок непередбачувана. Вони відносяться до явищ, які з'являються, коли хочуть, де хочуть і творять, що хочуть. Так, раніше вважалося, що кульові блискавки народжуються лише під час гроз і супроводжують лінійні (звичайні) блискавки. Однак поступово з'ясувалося, що вони можуть з'явитися і в сонячну погоду.
Вважали, що блискавки хіба що «притягуються» до місць високої напруги з магнітним полем - електричним проводам. Але було зафіксовано випадки, коли ті з'являлися практично посеред чистого поля…
Кульові блискавки незрозумілим чином вириваються з електричних розеток у будинку і «просочуються» крізь найменші щілини у стінах та скла, перетворюючись на «сосиски» і потім знову набираючи звичайної своєї форми. При цьому не залишається жодних оплавлених слідів... Вони то спокійно висять на одному місці на невеликій відстані від землі, то мчать кудись зі швидкістю 8-10 метрів за секунду.
Зустрівши на своєму шляху людину або тварину, блискавки можуть триматися від них вдалині і поводитися мирно, можуть цікаво кружляти поблизу, а можуть напасти і обпалити або вбити, після чого або розтанути, як ні в чому не бувало, або вибухнути з жахливим гуркотом. Однак, незважаючи на часті розповіді про травмованих або вбитих кульовою блискавкою, їх кількість порівняно невелика - всього 9 відсотків.
Найчастіше, блискавка, покружляючи місцевістю, зникає, не завдавши жодної шкоди. Якщо вона з'явилася в будинку, то зазвичай назад просочується на вулицю і тільки там тане.
Також зафіксовано багато незрозумілих випадків, коли кульові блискавки «прив'язуються» до якогось конкретному місцюабо людині і з'являються регулярно. При цьому по відношенню до людини вони поділяються на два види - ті, які нападають на нього в кожну свою появу і ті, які не завдають шкоди або нападають на людей поблизу.
Існує ще одна загадка: кульова блискавка, вбивши людину, зовсім без жодного сліду на тілі, а труп довгий час не кочніє і не розкладається.
Деякі вчені кажуть, що блискавка просто зупиняє час в організмі.
Кульова блискавка з наукового погляду
Кульова блискавка - явище унікальне та своєрідне. За історію людства зібралося понад 10 тисяч свідчень про зустрічі з «розумними кулями». Однак досі вчені не можуть похвалитися великими здобутками у сфері дослідження цих об'єктів. Існує маса розрізнених теорій про походження та «життя» кульових блискавок. Іноді в лабораторних умовах виходить створити об'єкти, за виглядом та властивостями схожі на кульові блискавки – плазмоїди. Проте стрункої картини та логічного пояснення цього явища ніхто надати так і не зміг.
Найбільш відомою та розробленою раніше за інших є теорія академіка П. Л. Капіци, яка пояснює появу кульової блискавки та її деякі особливості виникненням короткохвильових електромагнітних коливань у просторі між грозовими хмарами та земною поверхнею. Однак Капіце так і не вдалося пояснити природу тих короткохвильових коливань. До того ж, як було зазначено вище, що кульові блискавки не обов'язково супроводжують звичайні блискавки і можуть з'являтися в ясну погоду. Проте більшість інших теорій засновані на висновках академіка Капіци.
Відмінні від теорії Капиці гіпотеза була створена Б. М. Смирновим, який стверджує, що ядро кульової блискавки - це комірчаста структура, що має міцний каркас при малій вазі, причому каркас створений з плазмових ниток.
Д. Тернер пояснює природу кульових блискавок термохімічними ефектами, що протікають у насиченій водяній парі за наявності досить сильного електричного поля.
Проте найцікавішою вважається теорія новозеландських хіміків Д. Абрахамсона та Д. Дінніса. Вони з'ясували, що при ударі блискавки в ґрунт, що містить силікати та органічний вуглець, утворюється клубок волокон кремнію та карбіду кремнію. Ці волокна поступово окислюються та починають світитися. Так народжується «вогненна» куля, розігріта до 1200-1400 °С, яка повільно тане. Але якщо температура блискавки зашкалює, вона вибухає. Проте і ця струнка теорія не підтверджує всі випадки виникнення блискавок.
Для офіційної науки кульова блискавка, як і раніше, продовжує залишатися загадкою. Можливо, тому навколо неї з'являється стільки навколонаукових теорій і ще більша кількість вигадок.
Навколонаукові теорії про кульову блискавку
Ми не розповідатимемо тут історії про демонів з палаючими очима, що залишають за собою запах сірки, пекельних псахі «вогняних птахів», як іноді уявляли кульові блискавки. Проте дивна їхня поведінка дає багатьом дослідникам цього феномену припустити, що блискавки «мислять». Щонайменше кульові блискавки вважаються приладами для дослідження нашого світу. Як максимум - енергетичними сутностями, які також збирають якісь відомості про нашу планету та її мешканців.
Непрямим підтвердженням цих теорій може бути і те що, що будь-який збір інформації - це робота з енергією.
І незвичайна властивість блискавок зникати в одному місці та з'являтися миттєво в іншому. Є припущення, що та сама кульова блискавка «пірнає» у певну частину простору - іншого виміру, що живе за іншими фізичними законами, - і, скинувши інформацію, з'являється знову в нашому світі в новій точці. Та й дії блискавок щодо живих істот нашої планети теж осмислені – одних вони не чіпають, до інших «торкаються», а в деяких просто виривають шматочки плоті, наче генетичний аналіз!
Легко зрозуміла й часта поява кульових блискавок під час гроз. Під час сплесків енергії – електричних розрядів – відкриваються портали з паралельного виміру, і в наш світ потрапляють їхні збирачі інформації про наш світ…
Що робити при зустрічі з кульовою блискавкою?
Головне правило при появі кульової блискавки - чи то в квартирі, чи на вулиці - не панікувати та не робити різких рухів. Нікуди не тікайте! Блискавки дуже сприйнятливі до завихрення повітря, які ми створюємо при бігу та інших рухах і які тягнуть її за собою. Відірватися від кульової блискавки можна тільки на машині, але не своїм ходом.
Постарайтеся тихо згорнути з блискавки і триматися далі від неї, але не повертатися до неї спиною. Якщо ви знаходитесь у квартирі – підійдіть до вікна та відкрийте кватирку. З великою ймовірністю блискавка вилетить назовні.
І, звичайно ж – ніколи нічого не кидайте у кульову блискавку! Вона може не просто зникнути, а вибухнути, як міна, і тоді тяжкі наслідки (опіки, травми, іноді втрата свідомості та зупинка серця) є невідворотними.
Якщо ж кульова блискавка зачепила когось і людина знепритомніла, то її необхідно перенести в приміщення, яке добре провітрюється, тепло укутати, зробити штучне дихання і обов'язково викликати швидку допомогу.
Взагалі ж, технічні засоби захисту від кульових блискавок як таких поки що не розроблені. Єдине існуюче зараз «шаромолниеотвод» було розроблено провідним інженером Московського інституту теплотехніки Б. Ігнатовим. Шаромолниеотвод Ігнатова запатентовано, але створено подібних пристроїв – одиниці, про активне впровадження його в життя поки не йдеться.
Страх людини найчастіше походить від незнання. Мало хто боїться звичайної блискавки – іскрового електричного розряду – і всі знають, як поводитись під час грози. Але що таке кульова блискавка, чи вона небезпечна, і що робити, якщо ви зіткнулися з цим явищем? Які бувають кульові блискавки?Дізнатися кульову блискавку дуже легко, незважаючи на різноманітність її видів. Зазвичай вона має, як можна легко здогадатися, форму кулі, що світиться, як лампочка на 60-100 Ватт. Набагато рідше зустрічаються блискавки схожі на грушу, гриб чи краплю, або такої екзотичної форми як млинець, бублик чи лінза. Зате різноманітність колірної гами просто вражає: від прозорого до чорного, але лідирують все ж таки відтінки жовтого, помаранчевого та червоного. Колір може бути неоднорідним, інколи ж кульові блискавки змінюють його, як хамелеон. Говорити про постійний розмір плазмової кулі теж не доводиться, вона коливається від кількох сантиметрів до кількох метрів. Але зазвичай люди стикаються із кульовими блискавками діаметром 10-20 сантиметрів. Найгірше в описі блискавок йде з їх температурою і масою. За даними вчених, температура може бути в межах від 100 до 1000о С. Але при цьому люди, які стикалися з кульовими блискавками на відстані руки, вкрай рідко відзначали хоч якесь тепло, що виходило від них, хоча за логікою, вони мали отримати опіки. . Така сама загадка і з масою: якого блискавка була розміру, вона важить трохи більше 5-7 грам.
Що сказано про властивості кульової блискавки у Вікіпедії:
Численні спостереження за поведінкою кульових блискавок дозволили визначити основні фізичні властивості кульових блискавок (ШМ):
- Кульова або грушоподібна форма;
- Феноменальність появи. Може виникати несподівано у найрізноманітніших умовах. Зафіксовано випадок появи навіть із цвяха у стіні;
- Великий діапазон зафіксованих розмірів від 1 см до 27 м в діаметрі;
- Самосвічення потужністю 100-200 Ватт, видиме навіть у денний час;
- Холодна поверхня, тобто ШМ, не випромінює тепло;
- час існування від 1 секунди до 2 хвилин;
- Проходження крізь речовину, наприклад, скло. Краплі зливи проходять крізь ШМ не надаючи на неї жодного впливу;
- Сильне електромагнітне випромінювання у надзвичайно широкому діапазоні довжин хвиль від часток мікрометра до метрів;
- Наявність електричного та магнітного полів;
- Здатність до левітації - піднімати та пересувати предмети;
- Здатність деформуватися та проникати через малі отвори;
- Непередбачуваність руху може рухатися навіть проти вітру;
- Вільне ширяння на будь-якій висоті;
- Надзвичайно висока внутрішня енергія;
- Здатність рухатися вздовж поверхні металевих предметів;
- Здатність прилипати до металевих предметів;
- Обертання повітря та пилу всередині ШМ;
- Здатність до поділу;
- Здатність вибухати спонтанно або при дотику до предметів. Трапляються випадки, коли після вибуху ШМ не зникає;
- При вибухах пошкоджуються і вигоряють переважно металеві деталі предметів, діелектричні частини залишаються цілими;
- Кульові блискавки бувають невидимими, але при «силовому впливі», наприклад, при ультрафіолетовому випромінюванні починають світитися.