Техника - молодёжи 1986-05, страница 48

может действовать собственная Ампе-рова сила, перемещающая ее в пространстве. Поэтому как определение, так и опыт Быкова нуждаются в осмысливании. Тем более что он не всегда воспроизводится.

Голубого цвета свечение плазмы в виде «тарелки», обращенной вогнутостью к электроду (рис. 5), получено в дуговом плазмотроне автором этих строк. На мой взгляд, «тарелка» — прообраз отрицательно заряженной плазменной полуоболочки ШМ, примыкающей к ее положительно Заряженному ядру — электроду. Другую полуоболочку может вызвать встречный разряд, генерируемый другим источником питания, положительный полюс которого подключается к тому же положительно заряженному электроду. В данном эксперименте необходимо обеспечение испарения электрода.

Описанные факты о взаимодействии ШМ с окружающими предметами и об эффектах, сопровождающих ее появление, свидетельствуют, что она (по крайней мере, в большинстве случаев) имеет электрическую природу.

В связи с этим было выдвинуто множество моделей «электрической» шаровой молнии.

Свою «жар-птицу» С. Колокольцев (г. Химки Московской области) пытается поймать на границе контакта линейной молнии с землей. Его модель шаровой молнии базируется на той общей идее, что длительное и стабильное существование любого объекта, в том числе и ШМ, может быть обеспечено за счет происходящих в нем самоподдерживающихся периодических (автоколебательных) процессов.

Очевидцы появления ШМ иногда отмечают, как после удара в землю линейной молнии эта последняя «мгновенно сворачивается из ленты в шар».

Рис. 3. Схема упрощенной наземной лаборатории для исследований ШМ.

6

к,

и-

Это значит, что ШМ может образоваться из линейной молнии на границе земля — воздух. Каким же образом?

Во время разряда линейной молнии электроны перетекают по ней с облака на землю и рассеиваются в почве. Если скорость их растекания в земле меньше скорости подачи из канала молнии, то вследствие нарастания электростатического отталкивания в зоне контакта электронам будет выгоднее «разбрызгиваться» в воздухе, чем преодолевать высокий потенциальный барьер земли. Это «разбрызгивание» представляет собой коронный разряд в воздухе из ствола молнии.

Можно считать, что электроны разлетаются с большими скоростями практически из одной точки. Они будут постепенно терять свою энергию в столкновениях с атомами и молекулами воздуха. Сначала они станут ионизировать частицы воздуха, увлекая за собой сорванные электроны, затем только возбуждать их и, наконец, потеряв основную долю своей энергии, будут захвачены частицами воздуха. Таким образом возникает трехслойная электрическая осесимметричная система. Сердцевина ее состоит из положительных ионов, далее идет слой возбужденных и в основном нейтральных молекул газа и затем снаружи — внешний слой, содержащий множество отрицательных ионов.

Время жизни этой системы будет определяться временем рекомбинации зарядов. Рекомбинация будет, очевидно, происходить вследствие пробоя среднего нейтрального слоя возбужденного газа. Пробой сопровождается (по закону Таунсенда) размножением зарядов и, если коэффициент размножения будет настолько велик, что убыль зарядов при рекомбинации полностью компенсируется, то ШМ не исчезнет, а просто перезарядится. Ее центральная зона станет отрицательной, а внешний слой — положительным. Затем цикл пробой — перезарядка повторится вновь и т. д. Поэтому ШМ может долго существовать за счет самоподкачки энергии в каждый полупериод электрических колебаний, а следовательно, ШМ так же, как и контур, обладает вполне определенной внутренней структурой.

Подход к ШМ интересен, но, как часто бывает, отсутствуют предложения по эксперименту и расчету характеристик этого явления природы.

А вот Г. Лопатин (г. Петропавловск Северо-Казахстанской области) развивает методы расчета параметров ШМ, которые могут оказаться полезными экспериментаторам при постановке и проведении опытов по «поимке» ШМ. По его представлениям, шаровая молния является природным конденсатором электрической энергии; она положительные и отрицательные заряды черпает из атмосферы, ионизируемой во время грозы.

В его модели ШМ роль пластин конденсатора выполняют сами заряды, а ее емкость определяется величиной за-

Рис. 4. Свечение взрыва тонкого медного проводника между электродами.

ряда и энергией, затрачиваемой на ионизацию газа. Структурно положительно заряженное ядро ШМ окружено отрицательными зарядами, причем заряд ядра убывает в соответствии с процессом рекомбинации в условиях сохранения суммарного нулевого заряда ШМ.

Сознавая, что необходимо шире учитывать состав газа, температуру окружающей газовой среды и ее давление, Лопатин в последующих расчетах «электрической» ШМ, видимо, учтет газодинамические процессы, которые, без всякого сомнения, протекают в ШМ.

Поскольку столь необычный феномен природы прежде всего привлекает внимание своей энергией, то любопытно оценить основанный на представлении о разноименно заряженных оболочке и центральной области ШМ критерий ее энергетической равновесности, введенный автором этих строк Как мне кажется, он позволяет отличить многие имеющие научный смысл модели «электрической» шаровой молнии

Рис. 5. Свечение плазмы в виде «тарелки», полученное в дуговом плазмотроне.