Техника - молодёжи 1997-09, страница 10

ной и шаровой молнии не вызовет размагничивания.

Эффективность предлагаемого способа защиты можно оценить, определив то максимальное расстояние, на котором, упрощенно говоря, сила взаимодействия постоянного магнита и диполя ШМ еще превышает силу взаимодействия последнего с магнитным полем Земли. Зададимся величинами напряженности полей постоянного магнита — 50000 А/м, диполя — 10 — 10 А/м, а также «среднего» поля Земли — 45 А/м и, не загромождая текста формулами и выкладками, укажем конечный результат. Молниеотвод с таким магнитом способен эффективно притягивать и уничтожать все шаровые молнии, появляющиеся в его окрестностях с любого на

правления, начиная с расстояния порядка 1 км. При этом, естественно, будет предотвращено и их проникновение внутрь защищаемых объектов.

Итак, за счет несложного дооснащения обычного «франклиновского» молниеотвода постоянным магнитом мы получаем универсальное устройство, надежно «прикрывающее» обширную территорию от обоих видов молний. Но... оказывается, и это еще не все — модифицированный таким образом молниео вод приобретет новое, не менее важное качество. Даже против молний обычных, линейных он будет действовать значительно эффективнее традиционного!

В самом деле — вспомним изложенную

выше теорию В.Н.Ермакова. Высокоэнергетические частицы широкого атмосферного ливня образуют в воздухе проводящее «дерево» ионизированных треков — каналов, по которым и проходит ЛМ. Но ведь подобные частицы, как известно, заряжены. А движущийся электрический заряд создает вокруг себя магнитное поле. И поле это, естественно, взаимодействует с полем постоянного магнита на молниеотводе. В результате последний будет дополнительно «стягивать» на себя каналы распространения нисходящих линейных молний типа «облако — земля».

Таким образом, появляется возможность усовершенствовать громоотвод Франклина впервые за 220 лет его сущест вования. □

ПОЧЕМУ БЫ НЕ ПОПРОБОВАТЬ?

Нет нужды доказывать, что эффективность разрабо энного Б.Н.Игнатовым «шарового» молниеотвода целиком зависит от того, насколько соответствует реальности предложенная им модель образования LUM. Так что обсуждать на самом деле нужно именно ее.

Наши постоянные читатели хорошо знают, что проблема шаровой молнии — одна из традиционных на страницах «ТМ». Напомним хотя бы самые «весомые» публикации последнего времени: в № 1—7 эа 1982 г., № 3 эа 1983 г. или, наконец, весьма информативный обзор С.Демкина в № 7 эа 1995 г.

Известно уже более сотни теоретических моделей ШМ, проведена даже классификация их основных разновидностей (ограничимся только названиями): плазмоид-ные, кластерные, химические, «полимерные», квантовомеханические...

Даже просто разобраться во всей их массе, конечно, нет никакой возможности. Но нам достаточно рассмотреть те, к которым можно, в конечном счете, причислить модель Игнатова, а именно плазмоидные. Тем более, что именно к этому типу относится подавляющее большинство гипотез о природе ШМ, а уж экспериментальные работы в данной области и вовсе практически все базируются на разных вариантах плаэмоидной теории.

Последнее вполне понятно. Ведь эксперименты здесь сводятся к искусственному получению и изучению физических объектов, близких по свойствам ШМ. В настоящее время лучше всего освоена техника их создания в виде разряда, инициированного в газовой среде излучением СВЧ-гене-раторов или, реже, лазеров. А подобный разряд, как известно, «состоит» из плазмы. Соответственно, рукотворные молнии называют обычно плазмоидами или энергоемкими плазменными образованиями (ЭПО).

«Зажигаются» плазмоиды прежде всего на различных инициаторах. Здесь фантазия экспериментаторов неистощима: таковыми служат металлические или диэлектрические иглы и пластины, пламя, аэрозольная среда, ранее созданный ЭПО, конец или разрыв однопроводной линии, по которой распространяется СВЧ-волна и, конечно, линейный стример — разряд-аналог обычной, линейной молнии...

Через какое-то время после начала облучения на инициаторе возникает слабое свечение. Далее, подпитываясь энергией, оно расширяется и структурируется. При достаточно мощном и длительном воздействии «окрепший» плазмоид отры

вается от инициатора и движется к источнику излучения.

Во многих случаях вид, структура и параметры ЭПО в определенных пределах обретают устойчивость и перестают зависеть от типа инициатора и других внешних факторов. В некоторых условиях удается получать и самостоятельные разрядные плазмоиды — то есть вообще без инициаторов, в свободном пространстве.

Таким образом, эти искусственные объекты могут стать достаточно автономными и вообще начинают во многом напоминать природный прототип. Например, легко проникают через диэлектрические экраны, стимулируя на их противоположной стороне «дочерний» разряд. Нередко они и исчезают очень похоже — со взрывом. Хотя, возможно, сходство здесь примерно такое же, как у живых клеток и моделирующих их так называемых коацерватных капель.

Из сказанного ясно, что плазмоидные модели, как чисто теоретические, так и экспериментальные, различаются прежде всего видом инициатора — предполагаемой «затравки» природной шаровой молнии или используемого в опытах по созданию ЭПО.

Вот и в теории Игнатова: главная оригинальная черта, резко отличающая ее от остальных — необычный, даже экзотический инициатор, никем еще не предполагавшийся и не испытанный: субпланковская частица. Но это и не удивительно: чтобы проверить данное предположение напрямую, требуются сверхмощные ускорители, которых в мире считанное число. Как справедливо пишет автор, «доступ к соответствующему экспериментальному оборудованию чрезвычайно труден»...

Но, оставив мечты о прямой проверке, стоит обратить внимание на то, о чем сам Б.Н.Игнатов говорит лишь мимоходом. Речь идет о необходимости воспроизведения ШМ «обязательно в атмосфере, насыщенной водяными парами». Как ни странно, на такое совершенно естественное условие довольно долго не обращали должного внимания. Зато в последнее время эта мысль начинает носиться в воздухе.

Вот, например, буквально на днях в редакцию пришло письмо старшего научного сотрудника Лаборатории системного анализа геолого-геофизической информации тюменского института ЗапСибНИГНИ Юрия Шмелева. Содержание — очередная теория возникновения шаровой молнии. Главная особенность — упор на то, что для успешного создания ШМ в лаборатории не хватает лишь сырости. А конкретнее — относительной влажности в 100 и более

процентов, какая обычно бывает в воздухе при грозе и некоторое время спустя. Этому фактору автор придает решающее значение. И начинает с наглядной аналогии.

Капля воды, попавшая на сковородку, нагретую ,до температуры лишь немногим выше 100 С, вскипает моментально и испаряется за несколько секунд. Но если сковорода раскалена как следует, картина в корне меняется. Капля начинает бегать по поверхности, вообще не закипая, а испарение ее растягивается очень надолго. Секрета тут, конечно, нет. На сверхгорячей сквороде между ней и пленкой поверхностного натяжения капли образуется паровая подушка, держащая водяной шарик на весу. Кроме того, и вокруг капли возникает облачко перегретого пара, внутри которого давление значительно выше атмосферного, отчего температура закипания воды увеличивается.

Так вот, по мнению автора, шаровая молния стабилизируется с помощью аналогичного механизма: ее раскаленный шар тоже сжат ореолом перегретого пара. Только греется эта плазменная «капля», наоборот, изнутри. Откуда же берется необходимая энергия?

Известно, что в канале разряда обычной линейной молнии вещество мгновенно разогревается до состояния «холодной плазмы» (около 100000 С). В результате вся влага, попавшая в этот канал в виде паров, аэрозолей и капель (а может быть, и из лужи в месте удара молнии) за доли секунды несколько раз меняет свое агрегатное состояние. Сначала жидкость, естес венно, испаряется, при дальнейшем нагревании (до температуры 374° С) переходит в так называемое критическое состояние («и не жидкость, и не пар»), далее начинается ее диссоциация, то есть разложение на атомы водорода и кислорода, и, наконец, ионизация — превращение атомов в ионы. Все эти процессы идут с поглощением энергии из ЛМ, а завершаются линейным взрывом вдоль всего канала молнии с последующим схлопыванием атмосферного воздуха опять-таки по всему каналу (то есть громом).

При благоприятных обстоятельствах не успевшая взорваться на отдельных участках плазма при схлопывании может замкнуться в шарик, который тут же и организует вокруг себя защитный ореол перегретого пара.

Постоянное воспроизводство этой плотной упаковки происходит как за счет испарения водяных капель и аэрозолей, окружающих шарик, так и за счет пос епенного

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 ' 9 7

8