Резонансная самосогласованная модель шаровой молнии, позволила объяснить не только её многочисленные загадки и особенности качественно и количественно. Шаровые молнии «любят» залетать в помещения через открытую дверь или окно, но это почти всегда происходит во время грозы. Одна из шаровых молний в России после взрыва оставила расплав в виде металлических шариков, которые доставили на изучение красноярским ученым.
Загадка шаровой молнии разгадана в России?
Так, плазменное образование светилось попеременно белым, синим, красным, оранжевым цветом, самопроизвольно выходило за пределы полости резонатора, по волноводу которого поступала энергия. Еще большее сходсство с шаровой молнией проявилось и тогда, когда на выходе из резонатора была помещена керамическая пластинка толщиной 3 мм. Плазменное образование проникло за ее пределы, ничуть ее не повредив. Именно так проникает шаровая молния через различные диэлектрики, например, стекло. Когда в резонатор был помещен медный прут, вдоль которого направлялся поток воздуха, то плазменные разряды перемещались по пруту против движения воздуха. Существует и такая версия, предложенная физиками из Гёттингена и основанная на строгих расчётах. Они полагают, что загадочные огненные шары обязаны своим появлениям ударам молнии в грунт, при которых возможны возгорания различных органических объектов. Это может быть древесина, трава, пух и прочее.
При этом нагрев столь велик, что мгновенно воспламенившаяся органика становится сгустком плазмы, порождающий шаровую молнию.
Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено; также существуют научные теории, которые сводят феномен к галлюцинациям. Существует множество гипотез, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остается открытым.
Широко распространено мнение, что шаровая молния — явление электрического происхождения естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию, существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории. По свидетельствам очевидцев, шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую но не обязательно наряду с обычными молниями. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета дерево, столб. Шаровая молния на гравюре XIX века Сомнения по поводу существования шаровой молнии Вплоть до 2010 года вопрос существования шаровых молний был принципиально опровержимым.
Теория происхождения шаровой молнии, отвечающая критерию Поппера , была разработана в 2010 году австрийскими учеными Джозефом Пиром Joseph Peer и Александром Кендлем Alexander Kendl из Университета Инсбрука. Они опубликовали в научном журнале Physics Letters A предположение, что свидетельства о шаровых молниях можно понимать как проявление фосфенов — зрительных ощущений без воздействия на глаз света, то есть шаровые молнии являются галлюцинациями. Их расчеты показывают, что магнитные поля определенных молний с повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны зрительной коры, которые и кажутся человеку шаровой молнией. Фосфены могут проявиться у людей, находящихся на расстоянии до 100 метров от удара молнии.
В итоге были зафиксированы 1,64 секунды свечения шаровой молнии и ее подробные спектры. В отличие от спектра обычной молнии, в котором в основном присутствуют линии ионизированного азота, спектр шаровой молнии наполнен линиями железа, кремния и кальция, которые являются основными составляющими веществами почвы. Данное приборное наблюдение, вероятно, означает, что гипотеза фосфенов не является исчерпывающей. История наблюдений за шаровой молнией В первой половине XIX века французский физик, астроном и естествоиспытатель Франсуа Араго, возможно, первым в истории цивилизации произвел сбор и систематизировал все известные на то время свидетельства появления шаровой молнии.
В его книге было описано 30 случаев наблюдения шаровых молний. Статистика небольшая, и неудивительно, что многие физики XIX века, включая Кельвина и Фарадея, при своей жизни были склонны считать, что это либо оптическая иллюзия, либо явление совершенно иной, неэлектрической природы. Однако количество случаев, подробность описания явления и достоверность свидетельств возрастали, что привлекло внимание ученых, в том числе известных физиков.
Хроника Джерваса существует в трех рукописях одна в Британской библиотеке и две в Кембридже , написанные на латинском языке. Основное внимание в этих трудах уделено Кентерберийскому собору, архиепископу, королю и его дворянам. Монах также интересовался природными явлениями, включая небесные знамения и стихийные бедствия.
Читайте по теме: Американский марсоход совершил успешную посадку на поверхность Марса Такой электромагнитный шар имеет не только электрическую, но и квантовую природу. По словам исследователей, явление удалось повторить при помощи двух потоков электрического тока, направленных в противоположные стороны, и специальных квантовых квазичастиц, чья математическая модель отражает поведение протонов и нейтронов в атоме, — скирмионов.
Сотни теорий
- Они существуют?
- Суть видимого феномена шаровой молнии
- Раскаленный светящийся пар: российские физики раскрыли тайну шаровых молний
- Китайцы разгадали загадку шаровой молнии
Загадка для физиков: что такое шаровая молния
Перемещаться в пространстве. Могут прожигать что-то, через окно проходить», — описывает различия Христофоров. Наблюдают шаровую молнию в совершенно разных регионах. При этом если в европейской части чаще видят небольшие сгустки энергии, то в гористой местности — более крупные шары, которые «путешествуют» дольше. Сотни теорий Насчитывают более 400 теорий, объясняющих удивительный атмосферный феномен. Наиболее известны предположения Нобелевского лауреата, физика Петра Капицы и исследователя молний Бориса Смирнова. Капица считал, что шаровая молния — это газовый разряд, движущийся вдоль силовых линий стоячей электромагнитной волны между облаками и землей. По теории Смирнова — это плазменная ячеистая структура, энергетический запас которой хранится в ее «порах».
Как работает грозовое облако Несколько лет назад китайские ученые заявили о разгадке тайны шаровой молнии.
Его записи предшествуют предыдущему самому раннему описанию шаровой молнии почти на 450 лет. Джервас написал, что 7 июня 1195 года «неподалеку от Лондона сошло чудесное знамение» в виде огненного шара, который упал к реке. Ученые сравнили текст монаха с другими историческими и современными сообщениями о шаровой молнии.
Внутри полученных на физфаке шариков давление не превышает двух атмосфер, но внутри настоящих шаровых молний может доходить до десяти. Этого достаточно, чтобы при разрыве оболочки возникла ударная волна, то есть шаровая молния взорвется. Вдобавок к самому взрыву, высвобожденный раскаленный газ способен воспламенить предметы и обжечь людей. Во-вторых, шаровая молния может получить большой электрический заряд, и если он имеет величину порядка 10-2 кулона, то несет серьезную опасность для человека. Помимо самого электрического шока, этот заряд при контакте с предметами выделит энергию в виде тепла, то есть повторит удар молнии в миниатюре. Полет отрицательной шаровой молнии может длиться, пока положительные ионы воздуха не скомпенсируют ее заряд и не заставят упасть. По оценке специалистов физфака, рекомбинация зарядов шаровой молнии может занимать около 150 секунд, а остывание до температуры ниже прекращения светимости — около 200 секунд. Однако эти данные получены путем теоретического моделирования, на практике время жизни короче. За это время она может улететь далеко от места попадания линейной молнии, так что человек даже не заметит прямую связь между грозовым разрядом и светящимся шаром. Возможны ли другие объяснения? Авторы считают, что их концепция должна хорошо объяснять редко встречающуюся неправильную форму шаровых молний. Например, существуют неподтвержденные сообщения о светящемся объекте, похожем на шаровую молнию, но будто бы имеющем длинную ленту. Наличие этой ленты невозможно объяснить, если считать шаровую молнию газовым разрядом. Однако если считать молнию облаком пара в тонкой оболочке, то можно допустить, что по каким-то причинам она не получилась идеально круглой, а имеет хвост. То, что полученные в лаборатории МГУ светящиеся шары идентичны природным шаровым молниям, еще предстоит доказать — причем нельзя исключать, что сразу несколько явлений могут порождать внешне похожие объекты. В идеале для анализа природной шаровой молнии ее надо сфотографировать с близкого расстояния. Вероятность этого невелика — примерно такая же, как снять удар молнии с дистанции ближе десятка метров.
Воздух становиться «свежим», и становиться «легко» дышать. Это происходит из-за того, что в воздухе увеличивается число молекул кислорода, за счет преобразования двухвалентного кислорода, в - трехвалентный. В свое время даже выпускали специальные приборы — «озонаторы», которые «освежали» воздух, и работали они на малых разрядах электрического тока. Можно сделать вывод из выше сказанного, что во время грозы образуется достаточно большое количество озона, и он начинает концентрироваться в определенных областях. Обладая свойством накапливать статический заряд, как это происходит в верхних слоях атмосферы в образовавшемся там озоновом слое, озоновые сгустки становятся островками, по которым продвигается молния к общему источнику притяжения — Земле. Проводились эксперименты с запуском малых ракет, к которым монтировался проводник тока в виде проволоки. При этом молния продвигалась по этому проводнику от грозовой тучи к поверхности Земли, по прямой. Следовательно, путь молнии в естественных условиях зависит от озоновых скоплений в неоднородной массе воздуха. А коль это так, то озон, являясь сконцентрированной областью в общей среде воздуха, и должен приобретать самую рациональную геометрическую форму, форму шара. Раз это шар, получивший от молнии определенный электростатический потенциал, то в зависимости от концентрации озона и от силы разряда молнии, он, в определенных случаях, начинает светиться. Это и есть шаровая молния. Раз шаровая молния сохраняет определенное время форму шара, то можно с уверенностью предположить наличие мениска, сохраняющего эту форму в виде шара. Моделью шаровой молнии может служить мыльный пузырь, который включает в себя все перечисленные признаки. С течением времени шаровая молния, как и мыльный пузырь, диффундируя с окружающей его средой, постепенно разрушается и исчезает. Иногда шаровая молния появляется из электрической розетки во время грозы. Это явление можно объяснить случайной искрой в розетке, когда выдергивалась вилка электрического шнура в присутствии залетевшего в квартиру озонового сгустка. На основании вышеизложенного, можно проделать реальный опыт, для получения шаровой молнии в лабораторных условиях, и изучить, на основании этих опытов, все свойства шаровой молнии. Для этого необходимо иметь запас озона или маломощный разрядник электрического тока, способный производить озон из окружающего воздуха, как это происходит в озонаторе. Получив озоновый шар в каком-то сосуде, необходимо «пробить» его высоковольтным разрядом. К примеру, катушка напряжения автомобиля обеспечивает разряд на «свечи» в 6 000 вольт. Ручной мегомметр, служащий для проверки изоляции, способен дать 25 000 вольт. Экспериментируя с напряжением и концентрацией озона, можно будет получить устойчивую шаровую молнию, годную для дальнейших экспериментов и, в конечном счете, для практического применения на практике. По-моему, логика в моих рассуждениях есть, и подобная гипотеза, может иметь право на существование. Дело за малым: найти заинтересованное лицо, как исполнителя этой идеи, так и соответствующего спонсора, который смог бы все это финансировать.
Вы точно человек?
Ученые пытались получить что-то похожее, но удачных опытов до сих пор нет. Это довольно редкое явление и спонтанное, но обычно оно возникает во время грозы. Как и простая молния, шаровая обладает большим запасом энергии. От обычной молнии шаровую отличает «время жизни». Если обыкновенная существует сотые доли секунды, то шаровая — несколько минут. Перемещаться в пространстве. Могут прожигать что-то, через окно проходить», — описывает различия Христофоров.
Наблюдают шаровую молнию в совершенно разных регионах. При этом если в европейской части чаще видят небольшие сгустки энергии, то в гористой местности — более крупные шары, которые «путешествуют» дольше.
Светящийся шар, который плавает по воздуху — примерно так можно описать шаровую молнию. Физики до сих пор не пришли к единой теории, объясняющей ее появление. До недавнего времени ни одна установка не могла в лабораторных условиях повторить шаровую молнию так, как ее описывали очевидцы. Шаровые молнии обычно появляются перед грозой, во время или после нее. Они возникают, если в землю и разные предметы бьют сильные и точечные молниевые разряды, объяснил в беседе с ОТР ведущий научный сотрудник физического факультета МГУ, доктор физико-математических наук, академик РАЕН Владимир Бычков. Такие условия типичны для появления шаровых молний», — отметил ученый. История умалчивает о том, кто именно заявил о феномене шаровой молнии.
Однако считается, что французский физик и астроном Франсуа Араго первым в мире собрал и систематизировал все свидетельства очевидцев об этом явлении. Во второй половине XIX века он описал 30 случаев. Статистика оказалось небольшой, потому что многие современники ученого принимали шаровую молнию за оптическую иллюзию, а не что-то реальное. Из советских ученых большой вклад в изучение феномена внесли академик Петр Капица и Игорь Стаханов. Линейную молнию обычно видно издалека, и за ней, как правило, наблюдают сразу несколько человек. А шаровую можно заметить только примерно с 10 метров. По этой причине тех, кто видел ее своими глазами, намного меньше, объяснил Владимир Бычков. Но тем не менее существует много людей, которые видят шаровые молнии, есть и те, кто несколько раз их видел. Поэтому они уверенно утверждают [об их существовании]», — отметил физик.
Тот, в свою очередь, начинает интенсивно окисляться в воздухе, приводя к образованию раскаленного шара, который сгорает в течение считанных секунд. Израильским ученым из тель-авивского университета уже удалось в 2006 году получить шаровую молнию в лабораторных условиях, ударив мощным электрическим разрядом по пластинкам оксида кремния. Однако документальных подтверждений теории Абрахамсона об образовании шаровой молнии в природе до сих пор не было. Благодаря открытию китайских ученых впервые удалось с помощью спектрографа определить состав удивительной светящейся сферы в естественных условиях. Загадку шаровой молнии можно считать раскрытой.
До сих пор не известно: как шаровая молния образуется, из чего состоит, откуда черпает энергию для своего существования, почему в одних случаях вызывает пожары и смертельные ожоги у людей, а в других, проходя в нескольких сантиметрах от свидетелей, не вызывает у них даже ощущения тепла. О шаровой молнии мы пока что знаем лишь как она выглядит внешне - все остальное, что о ней говорят и пишут, относится к области гипотез. В проблеме шаровой молнии ученые имеют дело с классической задачей. В подавляющем большинстве случаев шаровые молнии ведут себя примерно так: появляются вблизи места, пораженного линейной молнией, и, просуществовав 10-30 секунд, тихо исчезают или лопаются с негромким хлопком, не причиняя никакого вреда. Но иногда шаровые молнии взрываются, выделяя столько же энергии, сколько выделяется при взрыве десятка килограммов тола, вызывая разрушения, убивая и калеча свидетелей. Шаровая молния, безусловно, опасное явление природы, и обращаться с ней, если она залетит к вам, следует с большой осторожностью. Известный специалист в области атмосферного электричества И. Имянитов рекомендует вести себя в обществе шаровой молнии, как в обществе злой собаки: держаться от нее подальше, а лучше всего, не делая резких движений, побыстрее оставить ее одну. Уважаемый читатель! Если вам приходилось встречаться с шаровой молнией, напишите об этом, пожалуйста, нам по адресу: 150000, Ярославль, ул. Советская, 14, университет, кафедра общей физики, «Ш. Этим вы поможете в изучении во многом еще непонятного и таинственного явления природы.
О загадках шаровых молний подробно рассказал российский исследователь
Ученые считают, что разгадали загадку шаровых молний: по их мнению, больше всего они похожи на воздушные шары, заполненные раскаленным газом. Над загадкой шаровой молнии самые просвещенные умы бьются не одно десятилетие. На сегодняшний день происхождение и «жизнь» шаровой молнии продолжает оставаться загадкой для науки.
Загадка для физиков: что такое шаровая молния
| Шаровая молния. Самые интересные факты об этом таинственном явлении | Изучение шаровой молнии – это шаг к новым источникам энергии, поскольку даже при небольших объёмах она выделяет колоссальное количество энергии. |
| Шаровая молния: описание, причины, опасности, виды (фото) | Одна из шаровых молний в России после взрыва оставила расплав в виде металлических шариков, которые доставили на изучение красноярским ученым. |
Охота за шаровой молнией. Учёные пытаются объяснить загадочное явление
Гатчинские опыты по получению искусственной шаровой молнии дали первые результаты: удалось получить пылающий сфероид, способный оставаться стабильным на протяжении одной секунды. 17 января в журнале «Physical Review Letters» была опубликована статья китайских учёных, которым удалось летом 2012 года заснять шаровую молнию во время наблюдений за обычными молниями на Тибетском нагорье. Но иногда шаровые молнии взрываются, выделяя столько же энергии, сколько выделяется при взрыве десятка килограммов тола, вызывая разрушения, убивая и калеча свидетелей. Шаровая молния выглядит как светящаяся сфера, которая обычно возникает во время грозы. Таким образом, теоретические модели шаровой молнии должны учитывать изменчивость ее свойств, что существенно усложняет проблему.
Существуют ли шаровые молнии? Наблюдения и эксперименты
То есть загадку шаровой молнии, по мнению китайских физиков, можно считать раскрытой. Капица считал, что шаровая молния — это газовый разряд, движущийся вдоль силовых линий стоячей электромагнитной волны между облаками и землей. Моделью шаровой молнии может служить мыльный пузырь, который включает в себя все перечисленные признаки.
Подписка на дайджест
- Смотрите также
- Загадка шаровой молнии - Россия 24
- У причудливого феномена «Шаровая молния» появилось поразительное новое объяснение
- Шаровая молния: описание, причины, опасности, виды (фото)
Загадки шаровой молнии
Загадка шаровой молнии Шаровой молнией называют сгусток энергии, плавающей в воздухе в виде светящегося шара. Шаровая молния — загадочное природное явление, происхождение которого до сих пор не объяснено наукой. 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? О загадках шаровых молний подробно рассказал российский исследователь.