Адские колобки: круглое электричество

Как вести себя при встрече с шаровой молнией. 1. Не паниковать. Попытайтесь сохранять хладнокровие. 2. Не делать резких перемещений. 3. Медлительно и медлено попытайтесь закрыть молнию в изолированном помещении. К примеру, стоит выйти в соседнюю помещение и закрыть за собой дверь. 4. В случае если таковой возможности нет,. 5. Ни за что не нужно касаться, пробовать ловить, а уж тем более прогонять шаровую молнию.

6. Узнаваемый исследователь шаровых молний Михаил Тимофеевич Дмитриев рекомендовал забрать в руки древесную палку и выставить ее перед собой. В случае если шаровая молния «прилипнет» к палке, необходимо положить палку с молнией на землю. И не забывайте: «настроение» шаровой молнии может измениться «мгновенно»!

«Установка пребывала на столе в сенях. ‘Электрический указатель’ узкой металлической проволокой соединялся с молниеотводом на крыше. Дверь из сеней выходила на север, откуда надвигалась туча, сопровождаемая сильными порывами ветра. Рихман приблизился к электрометру и остановился от него на расстоянии 30 см. Нежданно из толстого металлического прута прямо в левую часть лба ученого ударил бледно-синеватый огненный шар величиной с кулак.

Раздался оглушительный удар, ‘словно бы бы из малой пушки выпалено было’, и ученый, ‘не издав ни малого голосу’, замертво упал на стоящий за ним сундук».

Так обрисовывает А. Елисеев в книге «Г.В. Рихман» из серии «Люди науки» смерть в первой половине 50-ых годов восемнадцатого века великого русского физика Георга Вильгельма Рихмана на протяжении проведения изучений по атмосферному электричеству. Свидетелем катастрофы был гравёр и академический художник Иван Соколов, которого Рихман пригласил для зарисовки разрядов, появляющихся при опыте.

Он же и опознал убийцу: ей была шаровая молния (ШМ). С того времени прошло больше 250 лет, но преступник до сих пор не пойман. Не смотря на то, что у «следователей» имеется масса подробной информации о его внешнем виде, повадках, местах и времени появления.

Так в чем же неприятность?

Своенравный шарик

В большинстве случаев шаровая молния образуется на протяжении грозы как следствие удара простой молнии. Но нельзя исключать появление ШМ и в ясную погоду. Розетки, радиоприемники, телефоны а также гвозди, вбитые в стенке, — далеко не полный перечень центров рождения ШМ, обрисованных очевидцами. ШМ может делиться на части и планировать из кусков.

Может издавать звук, похожий на шорох, либо двигаться очень тихо. В большинстве случаев она парит со скоростью порядка 1 м/с на высоте 1−3 м, повторяя рельеф местности либо обстановку в помещении. Довольно часто ее траектория связана с перемещением на протяжении линий ЛЭП или других железных конструкций.

Но, по рассказам летчиков, она может «играться в перегонки с самолетом», развивая скорость более 400 км/ч. Известна свойство ШМ просачиваться в дом через узкую щель не хорошо закрытой форточки либо проплавлять отверстие в стекле. ШМ есть источником высокочастотного излучения и может при близком контакте вызывать у человека ожоги, испарять железные предметы либо спекать землю.

Но на расстоянии более 1 м от наблюдателя ШМ почему-то не вызывает у него ощущения тепла. ШМ имеет заряд. При ее контакте с электроприборами появляющийся ток ведет к оплавлению их железных частей. В 30 процентов случаев контакт с людьми ведет к летальному финалу.

Но известны случаи, в то время, когда ШМ касалась очевидцев, не причиняя им вреда, оставляя по окончании себя только чувство «нежного тепла от костра». Время судьбы ШМ образовывает от двух секунд до трех мин.. Переставая собственный существование, она может «растаять» в воздухе либо взорваться.

Создается чувство, что поведение ШМ зависит от ее «настроения». В «добром» может обласкать ласковым теплом и, безобидно шурша, «растаять», в «бешенстве» — нанести смертельные ожоги.

«В природе не существует другого объекта с таким числом противоречивых особенностей, — говорит «ПМ» ведущий научный сотрудник ИНЭП ХФ РАН Анатолий Никитин. — На данный момент о особенностях шаровой молнии нам известно фактически все. Новые наблюдения, в большинстве случаев, только подтверждают ранее полученные. Но от этого познание физической сути ШМ не стало яснее». Неизменно на планете существует не меньше ста шаровых молний.

Возможность встретиться с ней образовывает менее 0,1 процентов. Большая часть ученых, занимающихся изучением ШМ, ни при каких обстоятельствах ее не видели. Анатолию было 10 лет, в то время, когда при совсем ясном небе он заметил над головой красный шар размером 30 см, летящий на протяжении проводов телефонной линии.

Шар улетел, а интерес остался на всегда.

«До тех пор пока единственной количественной областью изучения ШМ есть статистическая обработка результатов ее наблюдения, — продолжает Анатолий Ильич. — Она сыграла хорошую роль в определении черт этого природного явления. Мы совершенно верно знаем, что замечаемые особенности относятся к одному и тому же объекту, а не к различным явлениям природы. Но имеется и отрицательные черты: чёрта усредняются в рвении создать портрет ‘средней’ ШМ.

Наряду с этим отбрасываются редкие, но, быть может, главные ее свойства. В следствии многие исследователи строят модели не настоящей, а ‘средней’ ШМ. К примеру, энергия ‘средней’ ШМ оказывается равной всего 20 кДж.

Но имеется качественные сообщения, показывающие, что ее энергия на пара порядков больше этого значения. К примеру, случай, в то время, когда громадная, около полуметра в диаметре, ШМ попала в 7-кубовый котел с водой и нагрела ее до кипения — в этом случае энергия ШМ должна быть не меньше 2000 МДж, что эквивалентно энергии сгорания 200 л бензина. Отличие со средним значением в 105 раз!

Эта свойство накапливать в ограниченном количестве много энергии (до 1010 Дж/м3), осуществлять транспортировку, хранение и медлительно расходовать ее, по моему точке зрения, и имеется основная тайная шаровой молнии. Разгадав ее, растолковать поведение малоэнергетических ШМ уже будет очень просто. В принципе, эту проблему возможно снять, предположив, что источник энергии находится вне ее.

Но тогда весьма тяжело вообразить каналы, каковые остаются невидимыми при подводе к ШМ таковой громадной мощности. При с бочонком это приблизительно 10 МВт (что соответствует энергопотреблению 10 000 микроволновок)».

На сегодня существуют моделей и сотни гипотез, обрисовывающих существование ШМ. Но лишь три из них в состоянии растолковать столь высокую плотность энергии (до 1010 Дж/м3). Это электродинамическая модель, предложенная Анатолием Никитиным, модель униполярно заряженной шаровой молнии вице-президента Интернационального комитета по шаровой молнии Владимира Бычкова из МГУ и теория Гирта Дайкхауса, доктора наук Эйндховенского технологического университета и секретаря того же комитета.

Молния на столе

Экспериментальные изучения ШМ начались еще в конце XIX века. Первопроходцем был французский физик Гастон Планте. Его мысль заключалась в том, что ШМ есть одной из структурных единиц линейной молнии. Схема опыта была несложной. С клеммами замечательной батареи напряжением пара тысяч вольт соединялись два платиновых электрода. «Минус» погружался в раствор поваренной соли, и в момент соприкосновения «плюса» с поверхностью раствора на финише его появлялся светящийся шарик.

При повышении тока шарик начинал расти и достигал радиуса нескольких сантиметров. По внешним показателям он был весьма похож на ШМ, но об независимом существовании не могло быть и речи: при выключении тока шарик«» в воздухе. (Примечательно, что попутно со своим опытом Планте создал то, без чего не обходится ни один сегодняшний автомобиль: свинцово-кислотный аккумулятор.)

на данный момент о Планте мало кто не забывает, не смотря на то, что до сих пор как раз мысль его опыта по большей части употребляется для получения лабораторной шаровой молнии. Как и прежде, исследователи имитируют разряд: замыкают электрическую цепь, содержащую конденсатор громадной емкости, наряду с этим появляется искра, играющая роль молнии.

Громовержцы

Заметных удач в этом направлении добились петербургские ученые Университета ядерной физики РАН им. Константинова Антон Егоров и Геннадий Шабанов. Их установка представляет собой модифицированную схему Планте. способ разряда и Геометрия электродов усовершенствованы, но принцип остался тот же. На дно наполненной водой емкости опускается заземленный электрод, сделаный в форме кольца и играющий роль анода. Катод на пара миллиметров выступает из воды.

Его поверхность изолирована от жидкости кварцевой трубкой. По окончании замыкания цепи с катода вверх фонтаном устремляется струя плазмы. Через 0,08 секунды цепь размыкают, и струя, оторвавшаяся от электрода, преобразовывается в светящийся шар, на первый взгляд — правильную копию шаровой молнии: та же форма, интенсивность и размер свечения.

Поднимаясь вертикально вверх, шар по прошествии 0,2 секунды начинает «таять», через 0,4 секунды оставляя по окончании себя только вихрь нагретого воздуха. Добиться горизонтального полета и времени судьбе более 1 секунды экспериментаторам до тех пор пока еще не удалось.

Несколько научных сотрудников физического факультета московского университета им. Ломоносова, трудящаяся под управлением врача физико-математических наук Рунара Кузьмина, для получения ШМ изготовила похожую установку, но в ней банка с водой заменена узкой железной проволокой (бронзовой, никелевой либо титановой) диаметром 5 мм, натянутой между электродами в пластиковой кювете, наполненной горючей смесью.

При разряде конденсатора по проволоке протекает громадной ток, она испаряется, что приводит к возгоранию появившихся паров смеси. В итоге отмечается что-то похожее на ШМ, каковые, по рассказам очевидцев, время от времени «выдуваются» из электрических розеток. Но в отличие от природной ШМ, неестественный светящийся сфероид, отрываясь от электродов, скоро преобразовывается в что-то напоминающее дымовые кольца курильщика.

Это «что-то» существует до 60 секунд, по окончании чего его граница неспешно теряет четкость и оно рассеивается в воздухе. Так что с уверенностью назвать это ШМ тяжело.

Прирученные ШМ

Необычные особенности плазменных образований — светящихся шариков размером порядка 1 см, вылетающих из плазмотрона с испаряющимися стенками, были изучены в Университете больших температур РАН в лаборатории Анатолия Климова. Было найдено, что они способны прожигать железную пластинку, оставляя нетронутым лист бумаги, и поглощают радиоизлучение в широком диапазоне спектра.

Более того, Климов продемонстрировал, что в случае если окружить поверхность летящего предмета плазмой, то сила его трения о воздушное пространство может заметно уменьшиться. Это наблюдение растолковывает случаи перемещения шаровых молний с высокими скоростями и прохождения через маленькие отверстия.

«Необходимо четко воображать, что ты желаешь сделать, и пробовать взять это в опыте, — даёт рекомендацию Анатолий Никитин. — на данный момент же по большей части применяют способ ошибок и проб: генерируют замечательный разряд и сохраняют надежду, что вылетит ШМ. Время от времени объекты этих опытов занимательны сами по себе, структура их до конца еще не изучена. Но делать выводы о природе ШМ на основании этих опытов я бы не стал».

какое количество лет еще потребуется «следователям» на поимку «преступника», только бог ведает. Но они не теряют уверенности и надежды, что «убийца» скоро будет пойман и остаток собственных дней совершит в четырех толстых стенках лаборатории. Не смотря на то, что кто знает, что будет модно вывешивать под потолок в будущем: старую люстру либо уютно шуршащую искрами шаровую молнию?

Благодарим Анатолия Владимира и Никитина Бычкова за консультации.

Краткое досье

Электродинамическая модель. Создатель: Анатолий Никитин, ведущий научный сотрудник Университета энергетических неприятностей химической физики
Главную энергию в данной модели молния запасает посредством динамических конденсаторов
Модель униполярно заряженной молнии. Создатель: Владимир Бычков, научный сотрудник физического факультета московского университета, вице-президент Интернационального комитета по шаровой молнии

Такая ШМ является пузырёмиз расплавленного и заряженного линейной молнией вещества
Модель Дайкхауса. Создатель: Гирт Дайкхаус, доктор наук Эйндховенского технологического университета, секретарь Интернационального комитета по шаровой молнии

Эта модель говорит, что ШМ — клубок из электронно-ионных трубок в сильном электрическом поле

Шаровая молния — это в большинстве случаев (в 90 процентов наблюдений) объект сферической формы количеством около 1 дм³, время от времени имеющий протяженный лентообразный «хвост» либо множество «щупальцев». Но, если судить по рассказам летчиков, замечавших ее в высоких слоях воздуха, количество ее может быть около и 1000 м³. Ее поверхность излучает видимый свет, эквивалентный свечению 100-ваттной лампочки, но в редких случаях наблюдаются и «чёрные» шаровые молнии.

Цвет свечения возможно любым (а также многократно изменяться). Значительно чаще поверхность молнии светится равномерно, но из последовательности сообщений направляться, что ее излучение имело вид узкого луча

Электродинамическая модель

В соответствии с данной модели, ШМ складывается из двух частей: ядра, где сконцентрирована главная энергия, и оболочки, отделяющей ядро от воздуха и мешающей его расширению

Ядро находится в вакууме и складывается из динамического электрического конденсатора либо их совокупности. Конденсатор является кольцомрелятивистских (движущихся со скоростью, близкой к скорости света) электронов, около которого по замкнутым орбитам движутся протоны. Круговое перемещение обеспечено действием взаимно перпендикулярных электрического и магнитного полей, создаваемых перемещением протонов.

Дабы магнитное поле хватало сильным, протонов должно быть больше электронов, исходя из этого ядро владеет избыточным хорошим зарядом. Под действием неоднородного электрического поля, созданного зарядом ядра, оболочка (предположительно складывающаяся из воды) пытается уменьшить собственный радиус. Сила, сжимающая оболочку толщиной 1 см при наличии в нее заряда около 0,1 Кл, может быть больше силу давления в 105 раз.

Данной силе противодействует сила, вызываемая расширением энергетического ядра за счет перемещения протонов, их взаимодействия и кулоновского расталкивания магнитных полей движущихся зарядов. Время судьбы таковой совокупности оценивается в пара мин., а плотность энергии 1010 Дж/м3. Подобная структура может появиться вблизи изгиба канала линейной молнии. В том месте происходит столкновение воздушных потоков и образуется вихрь.

На оси вихря существует область низкого давления, которая может стать центром зарождения ШМ.

Модель униполярно заряженной молнии

При ударе линейной молнии образуется углубление, в которого происходит расплавление и нагрев материала

Давление быстро возрастает, что ведет к выбросу расплавленного и заряженного молнией вещества либо образованию пузыря. В итоге появляется униполярно заряженная структура — ШМ. Она может смотреться как сгусток нитей, расплавленная сфера либо пузырь.

Величина напряженности электрического поля в 106−108 В/м на ее поверхности, определяемая плотностью зарядов, перешедших из молниевого разряда в расплав, достаточна, дабы ионизовать ближайшие к поверхности слои воздуха и создать около ШМ плазменную «шубу». На ее поверхности начинается разряд, что нагревает оболочку до воспламенения, что ведет к разрушению ее структуры. Горение объекта в воздухе может растолковать свечение ШМ.

Сотрудничество заряда ШМ с грозовым электрическим полем определяет ее свойство к левитации, а плазменная «шуба» многократно усиливает аэродинамические особенности. Плотность энергии может быть около 109 Дж/м3. «ШМ бывает не только грозового происхождения, — вычисляет Бычков. — Она может появиться при землетрясении либо извержении вулкана.

При сдвиге относительно друг друга диэлектрических пластов земной коры появляется пьезоэффект, что рождает громадные большие токи и напряжённости поля. давление и Температура увеличиваются, происходит расплав вещества, которое после этого выбрасывается на поверхность. Из него и может появиться ШМ».

Модель Дайкхауса

При громадной концентрации электронов, равной концентрации молекул в газе при атмосферном давлении (2,7*1019 см-3), законы сотрудничества между электронами диктует уже квантовая механика

Электроны в таких обстановках не отталкиваются, происходит их образование и объединение спаренных электронов. Спаренные электроны образуют вихревые трубки радиусом 53,10−12 м (радиус атома Бора), около них на расстоянии 10−7 м вращаются хорошие ионы, удерживаемые на орбитах электростатическими силами. Получается некая коаксиальная трубка: ось образована вихревой нитью, а наружная стена — вращающимися хорошими ионами.

При растягивании коаксиальных электронно-ионных трубок в сильном электрическом поле вблизи канала молнии происходит ускорение образование и ионов изгибов, что разрешает укладывать трубки в ограниченном количестве. Клубок из хорошо уложенной коаксиальной трубки и имеется ШМ. Источник столь высокой концентрации электронов — линейная молния, а место образования клубка — область смещения ее канала вбок.

Главная часть энергии таковой ШМ запасена в виде кинетической энергии ионов и сопоставима с величиной 1010 Дж/м3. «Как видно, эти теории отличаются, а кое в чем и противоречат друг другу, — подводит результат Анатолий Ильич. — Интуиция подсказывает мне, что истина представляет собой некоторый конгломерат существующих сейчас догадок. Исходя из этого не следует категорически отвергать ту либо иную модель, а необходимо искать золотую середину».

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№52, февраль 2007).

Случайные записи:

• 10 Полезных вещей, которые нам дали инфекционные заболевания
• Моллюски могут улучшить фотоэлементы ицветные дисплеи

Мотоблок против грязи | Русские дороги | Неудачная поездка

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Новый родственник электричества

  У электричества показалась новая младшая сестра – магнетричество. Команда физиков в Англии создала магнитные заряды с изолированными северными и южными…

• Ученые обнаружили новый метод генерации электричества

  Распространение ударных тепловых волн на протяжении нанотрубки ведет к рождению замечательного импульса тока: неожиданный способ генерации электричества…

• Американские ученые получили электричество непосредственно из водоросли

  Сегодняшний опыт – первый ход к фактически пригодным совокупностям получения биоэлектричества. Мы думаем, что первыми извлекли электроны из живой…

• Питаемый сердцем генератор электричества

  Другая энергетика переживает настоящий бум в свете приближающегося энергетического и экологического кризисов, которые связаны с нерациональным…