Шаровая молния: теории и практика. Часть первая

Фотографий шаровых молний не так много.

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

Вопреки всевозможным теориям, шаровую молнию до недавнего времени так и не удавалось получить в лаборатории (сейчас же некоторые умельцы получают нечто похожее в собственных микроволновых печах, причём даже без взрывоопасных последствий).

Лабораторные неудачи являются причиной скептицизма в отношении самого факта существования шаровых молний. О том, что это факт, однако же, свидетельствует сходство в описаниях этого явления со стороны очевидцев. Все видели, по сути, одно и то же: довольно яркий огненный шар размером, как правило, с грейпфрут (хотя случалось наблюдать и очень маленькие, и очень крупные шаровые молнии).

Как правило, опять же, шаровые молнии возникали во время грозы — чаще всего после удара молнии. Однако и из этого правила случались исключения: иной раз огненные шары возникали ещё до грозы, а иногда — и после неё.

Фотография сразу двух шаровых молний, зависших над лесом в ночное время (фото с сайта mysticnet.de).

Огненный шар либо висит над землёй, либо движется параллельно поверхности. Время существования такой молнии — от нескольких секунд до нескольких минут. Часто существование молнии завершается взрывом, который может причинять существенные разрушения.

Упоминания о шаровой молнии датированы чуть ли ни эпохой древних эллинов. И с тех пор так никто и не дал убедительного ответа на вопрос — что такое шаровая молния?

Существуют, опять-таки, лишь теории.

Одна из самых известных была выдвинута нашим соотечественником, нобелевским лауреатом, академиком Петром Леонидовичем Капицей. В 1955 году он опубликовал доклад "О природе шаровой молнии". В своей работе Капица объясняет и возникновение шаровой молнии, и многие (если не все) её странные особенности возникновением коротковолновых электромагнитных колебаний в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью.

Но вот чего академику не удалось объяснить, так это природу тех самых коротковолновых колебаний.

Теорию Капицы, однако же, развивали и в дальнейшем. От идей советского физика отталкивался сотрудник факультета физики и астрономии, профессор Университета Миссури в Сент-Луисе (University of Missouri, St. Louis) Питер Хэндел (Peter Handel).

Академик Пётр Капица (фото с сайта Peoples.ru).

Ещё в 1975 году он опубликовал работу под названием «Мазерная теория шаровой молнии» (Maser Theory of Ball Lightning). С 1992 года Хэндел работал в Курчатовском институте в Москве, где также занимался разработками Мазер-солитонной теории.

Эта теория предполагает, что шаровая молния является производным явлением «атмосферного мазера». «Мазер» (Maser), как и «лазер» — это акроним фразы «microwave amplification by stimulated emission of radiation» («усиление микроволновых колебаний за счёт вынужденного излучения»).

«Технически, эффект „мазера“ — это результат инверсии населённости, возникающей на уровне вращательной энергии в молекулах воды под воздействием короткого импульса электромагнитного поля, возникающего при электрическом разряде — молнии», — объясняет Хэндел.

Поскольку под воздействие молнии попадает очень большое пространство, фотоны не разлетаются, покуда не возникает эффект мазера. Однако, как утверждает Хэндел, для возникновения видимой шаровой молнии необходимо либо огромное воздушное пространство, либо полость с проводящими стенками — этим объясняется, почему шаровая молния иногда материализуется прямо в салонах самолётов, в подводных лодках и в зданиях.

«Мазер» создаёт локализованное электрическое поле (солитон), и возникает шаровая молния.

Если эти условия не соблюдены, то молекулы воды, сталкиваясь, поглотят всю энергию инверсии населённости, и видимого эффекта не возникнет.

Продолжение следует.



NASA создало новую карту молний

2 июля 2003

Японские учёные обнаружили пятикварковые субатомные частицы

1 июля 2003

Установлен мировой лазерный рекорд

9 июня 2003

Час от часу легче: эталон килограмма надо спасать

3 июня 2003

Фотонные кристаллы позволят изменять частоту световой волны

28 мая 2003