Техника - молодёжи 1982-03, страница 41

наши дискуссии

нов и силы, действующие на атомы и молекулы в момент их образования при рекомбинации. Давление частиц на ядро превышает то, которое достигалось бы в случае расходования энергии рекомбинации на один только нагрев газов. Все эти процессы протекают непрерывно со всех сторон ядра, сохраняя его целостность.

Не мешает ли слой повышенного давления продвижению к ядру ионов и частиц, нужных для рекомбинации? Конечно, мешает: барьер давления, наверное, был бы непреодолим, если бы не кулоновские силы. Именно эти силы выталкивают частицы, заряженные одноименно с шаровой молнией, в воздух, а заряженные противоположно — подсасывают. Ореол частиц служит как бы наружной обкладкой сферического конденсатора, а ядро — внутренней.

Свойства сферического конденсатора удивительны. Он удерживает большой заряд, так как обладает значительной емкостью. Ведь частицы его газообразных обкладок вблизи границы раздела перемешаны друг с другом, взаимно притягиваются и непрерывно сближаются. Площадь таких обкладок несравненно больше площади сферы, а расстояние между ними ничтожно мало. В то время как одни частицы ядра и ореола, соприкасаясь, рекомбинируют с освобождением энергии, другие продолжают сближаться. И так все время, пока существует шаровая молния.

На основе большого числа наблюдений ее энергия оценена в пределах 1—100 кДж, а средняя плотность энергии 1—10 Дж/см³ (см. книгу И. Стаханова «Физическая природа шаровой молнии», М., Атомиздат, 1979). Важно отметить, что при расчете второй из этих величин учтен лишь объем видимой части молнии, а невидимый ореол во внимание не принят. Однако, просуммировав энергию, освобождаемую при рекомбинации всех заряженных частиц, можно рассчитать запас и плотность энергии в системе «ядро — ореол».

Допустим, что плотность вещества ядра почти такая же, как у воздуха при нормальных давлении и температуре: 2,69 • 10¹⁹ атомов или молекул в 1 см⁸. Каждая пара ион — электрон при встрече освобождает энергию 2,3 • 10—¹⁸ Дж. Будем предполагать, что атомы ядра ионизированы однократно — так же, как в линейной молнии. При этом рекомбинация указанного числа ионов ядра с электронами ореола освобождает энергию, равную 62,4 Дж/см³, Как нетрудно подсчитать, энергия шаровой молнии диаметрам 20 см составит 260 кДж.

Так не ошибся ли И. Стаханов? Не правильнее ли другая оценка плотности энергии молнии, а именно, 100—10 000 Дж/см³? Разделив последние величины на энергию рекомбинации пары частиц ион — электрон, получим (4,3-^-430) • 10¹⁹ ионов в единице объема ядра. Такая плотность превышает плотность воздуха в 1,6—160 раз. С позиций плазменных гипотез этого не может быть, поскольку столь тяжелый плазменный сгусток не парил бы над землей, а быстро падал. Однако вспомним, что многие люди сообщали о падениях шаровых молний именно «с неба». Причем эти факты до сих пор оставались непонятными.

КАК ОГНЕННЫЙ ШАР СОХРАНЯЕТ УСТОЙЧИВОСТЬ?

Если давление газов на поверхности ядра уменьшится, то его объем, конечно, увеличится, несколько ослабеют кулоновские силы взаимного отталкивания ионов, ибо воз-

I

Прохождение шаровой молнии через щель в окне или двери под действием электрического поля с напряженностью Е.

Схема сил, действующих на шаровую молнию во время ее скольжения у поверхности земли: f_g —

растет расстояние между ними. Результатом будет восстановление нарушенного равновесия.

Если же давление в слое рекомбинации превысит давление внутри ядра, его объем уменьшится, температура и кулоновские силы отталкивания ионов возрастут и соответственно повысят в нем давление. Так что система и в этом случае придет в равновесие.

А не грозит ли огненному шару скоропостижная гибель из-за электропробоя (искрового разряда) между ядром и ореолом? Нет, не грозит, ибо пробой возможен лишь между сгустками частиц. В ореоле, области малого давления, сгустков нет, и он не разряжается ни внутрь, в ядро, ни наружу, в землю. Более того, уравновешивая заряд ядра, он препятствует разряду между ним й землей.

Чем больше окружающая среда насыщена противоположно заряженными частицами, тем быстрее исчезает шаровая молния. Известно, как рьяно взаимодействует она с водой. Например, был случай, когда огненный шар, угодив в промокшую под проливным дождем солому, зажег ее как спичку, а сам пропал.

О СТРАННОСТЯХ ДВИЖЕНИЯ

О причудливых перемещениях ослепительно светящихся шаров написано немало. В самом деле, почему они любят парить или катиться у поверхности земли? Почему старательно обходят неровности, плавно перелетают через кусты и деревья, огибая их ветки? Почему способны двигаться вблизи предметов в любом направлении, даже вверх? Почему, наконец, норовят скользнуть вдоль электрического провода, зависнуть на нем, перескочить с одного провода на другой?

сила тяжести; F_a — выталкивающая (архимедова craa);F_K — кулоновская сила; F_a — сила давления воздуха.

Видимо, шаровую молнию к земле и предметам притягивает вовсе не вес. Согласно закону электростатической индукции в каждом теле с приближением шара индуцируется заряд противоположного знака. А между противоположно заряженными телами действуют кулоновские силы притяжения, обратно пропорциональные квадрату расстояния. Они-то и удерживают вблизи земли и других предметов шаровую молнию, даже если та легче воздуха.

Но почему же тогда ее .ядро не притягивается к этим телам вплотную и не разряжается в первый же миг касания или даже раньше благодаря электропробою? Дело в том, что оно обычно их не касается, сохраняя определенную дистанцию. Это одна из загадок шаровой молнии, впрочем, легко объ

39