Техника - молодёжи 1997-09, страница 9

лако — земля» бывают двух видов: нисходящие переносят заряд из облака на землю, восходящие — в обратном направлении. Модель В.Н.Ермакова объясняет и это различие. Дело в том, что реально, физически молния может переносить только отрицательные заряды — электроны. И тогда, если инициирующий ливень берет начало в отрицательно заряженном слое облака (и достигает земли), то молния будет нисходящей. Если же он образуется в области положительного заряда, возникает восходящая.

ШАРОВЫЕ МОЛНИИ:ВИНОВНИК — СУБПЛАНКОВСКАЯ ЧАСТИЦА

Согласно теоретической модели, разработанной в 1986 г. автором данной статьи, первопричиной ШМ является возникающая в определенных метеорологических (или, шире, геофизических) условиях линейная «супермолния» — параметры которой в 1000 и более раз превосходят параметры средней ЛМ. Вихревое электрическое поле, создаваемое в окрестностях шнура такой молнии, способно ускорить какую-либо заряженную элементарную частицу (как правило, протон или электрон) до^субпланковских уровней энергии — от 10 эВ и выше.

Подобный релятивистский микрообъект, вступив во взаимодействие с достаточно тяжелым атомом (содержащимся, например, в шляпке гвоздя, вбитого в столб, дверной ручке, каких-либо иных металлических объектах или деталях, наконец, в пылинке подходящего состава) с определенной вероятностью образует сверхтяжелую квазичастицу с довольно большим временем метастабильного существования. Такие частицы были открыты «на кончике пера» и описаны независимо друг от друга академиком М.А.Марковым и доктором технических наук К.П.Станюковичем в 1960-е гг. Оба автора назвали их в честь Макса Планка — максимонами и планкео-нами соответственно. Сегодня у физиков-теоретиков доводов в пользу их существования больше, чем против. В дальнейшем для краткости будем именовать их просто квазионами.

Как следует из расчетов, главной особенностью квазионов, отличающей их от остальных известных элементарных частиц, является огромная, по масштабам микромира, масса. Величина ее такова, что в ближайшей окрестности подобного объекта формируется сверхмощное гравитационное поле. Поэтому в течение всего времен существования квазиона в указанной окрестности наблюдается явление аккреции. Напомним, что аккрецией называется захват некоторой тяготеющей массой частиц окружающего вещества, причем их падение на центральное тело происходит с большим ускорением и сопровождается выделением гравитационной энергии в той или иной форме.

В результате квазион формирует и удерживает около себя очень компактный, размером в несколько ангстрем, сгусток вырожденного вещества — сверхплотной высокотемпературной ультрарелятивистской плазмы. В соответствии с теоремой вириа-ла (не будем вдаваться в сложные пояснения) сгусток приобретает вращательное движение.

Эта «плазменная капля» с квазионом в центре и становится ядром шаровой молнии, питающим ее энергией, которая постоянно выделяется за счет продолжающейся аккреции. Говоря конкретнее, в ядре идет непрерывная переработка вещества атмосферы в тепло и мощное электромагнитное излучение во всем известном спектре частот, начиная с длинных радио

волн, через световые, рентгеновским и гамма-диапазоны вплоть до субпланков-ских частот порядка 10 Гц.

Короче говоря, ядро шаровой молнии можно с полным основанием назвать микрозвездой и, соответственно, считать предельно компактным естественным термоядерным реактором. Мощность подобного источника энергии, в зависимости от массы центрального квазиона, может достигать нескольких гигаватт.

Совокупность физических и химических процессов и эффектов, связанных с подобным объектом, порождает наблюдаемую нами самосветящуюся оболочку ШМ, имеющую уже макроскопические размеры. Ее центральная часть состоит из неравновесной газоразрядной плазмы (чаще всего — плазмы коронного разряда), которую окружает снаружи слой холодного воздуха, флуоресцирующего под действием ультрафиолетовой компоненты излучения ядра. Поперечник видимого шара, то есть светящегося от флуоресценции воздуха, существенно больше, чем у облака газоразрядной плазмы, а уж размеры ядра он вообще превышает в триллионы и более раз.

Важно подчеркнуть, что раскрытие механизма формирования шаровых молний позволяет предложить и обосновать метод их получения в лабораторных условиях с использованием существующих экспериментально-технических средств. Как ясно из сказанного выше, необходимо следующее: получить поток заряженных элементарных частиц с достаточно высокой начальной энергией; ускорить его до суб-пл^нковского уровня энергии (не менее 10 эВ); осуществить взаимодействие ускоренного потока частиц со специальной мишенью (обязательно в атмосфере, причем насыщенной водяными парами).

Подобный эксперимент, конечно, недешев. Но здесь важно то, что он дал бы возможность не просто «напрямую» проверить соответствие описанного механизма физической реальности, но и подойти к решению ряда задач огромной практической

Схема молниеотвода реализующего универсальный метощ эффективной защиты

объектов от линейных и шаровых молний.

Цифрами обозначены: 1 — мол-ниеприемник; 2 — металлический магнитный диполь; 3—опора; 4 — токопровод; 5 — заземление; 6—шаровая молния; 7 — линейная молния; 8— ток разряда в электрической цепи 2-1-4-5.

значимости. Это прежде всего создание мощных, компактных, мобильных и экологически чистых источников энергии с КПД порядка 90% (весьма конкурентоспособная альтернатива проектируемым термоядерным реакторам), а также промышленных установок по уничтожению любых вредных отходов вплоть до радиоактивных.

К сожалению, доступ к соответствующему экспериментальному оборудованию чрезвычайно труден. Вместе с тем в результате расчетного анализа математической модели ШМ удалось не только качественно, но и количественно объяснить практически все известные свойства и характеристики этого природного явления, в том числе получить простые формулы, связывающие наблюдаемые параметры между собой.

А на этой основе можно уже сейчас предложить высокоэффективный ме^тод защиты любых объектов, включая самые крупные (скажем, АЭС) и подвижные (самолеты) от поражения и проникновения в них шаровых молний.

КАК ЗАЩИЩАТЬСЯ? МАГНИТОМ!

Идея «шарового» молниеотвода основана на одном из неотъемлемых характерных свойств ШМ: вращение центрального ядра из сверхплотной плазмы порождает в нем практически незатухающий кольцевой ток, а следовательно,— сильное магнитное поле.

Это свойство подтверждается способностью ШМ активно взаимодействовать с ферромагнетиками и магнитами, а также с линиями электропередач и электропроводкой в сооружениях. Упомянутая выше математическая модель позволила оценить величины напряженности магнитного поля, генерируег^рго шаровыми молниями,— от 10 до 10 , а наиболее часто — 10 - 10 А/м.

Итак, ядро ШМ представляет собой мощный магнитный диполь микроскопических размеров, свободно «плавающий» в воздухе. Теперь допустим, что этот объект оказался в окрестностях другого, также достаточно мощного постоянного магнита, жестко закрепленного, например, на молниеотводе для обычной ЛМ. Поскольку длина этого магнита на 10 — 12 порядков больше характерной длины диполя (диаметра ядра ШМ), то последний неизбежно ориентируется вдоль силовой линии и устремится по ней к одному из полюсов закрепленного магнита. К какому именно — зависит от начального положения и ориентации диполя, но это, в сущности, и не важно. Главное, что при контакте с металлическим, то есть проводящим магнитом, кольцевой ток ядра ШМ (равно как и ее оболочки) в любом случае замкнется. Суммарный электрический заряд квазиона, ядра и оболочки через изображенную на рисунке электрическую цепь: магнит (2) — молние-приемник (1) — токопровод (4) — заземление (5) стечет в землю и шаровая молния прекратит свое существование.

Для эффективной работы подобного молниеотвода нужно обеспечить лишь одно условие. Высокочастотный ток, возникающий при гибели ШМ, не должен приводить к потере коэрцитивной силы постоянного магнита. Иными словами, необходимо предотвратить его размагничивание и тем гарантировать многоразовое действие. С этой целью достаточно просто крепить магнит всегда с хорошим электрическим контактом (можно непосредственно к молниеприемнику, можно через кронштейн) в том месте где проходит плоскость его магнитного экватора. В таком случае даже одновременный удар и линей

ТЕХНИКА — МОЛОДЕЖИ 997