Текст книги "Просто электричество"

Глава 3. Молниеносные призраки

Издавна считалось, что в Древнем Лесу, помимо обитателей фауны, живут таинственные призрачные эльфы. Они являлись защитниками леса от посторонних, которые нарушали покой и порядок, пытались посягнуть на святое – на их дом. А те, кто все же решил вторгнуться в лес, не смели задерживаться там дольше, чем до заката солнца, ибо, когда на землю опускался мрак ночи, начиналась охота на нежданных гостей. Мало кому удавалось выбраться из леса живым, сквозь тьму, засады и ловушки, поставленные невидимыми, как призраки, существами. А те немногие счастливчики, которым удалось спастись, говорили, что эти воины ловки, а их удары сильны, как разряды молний, и точны, как время, а тьма – их стихия.

Дж. Толкиен. Властелин колец

Кто не помнит из детства описание таинственного Древнего Леса из романа Толкиена! И вот, в конце двадцатого века, кажется, прямо со страниц романа сошли сказочные персонажи, чтобы обогатить науку об атмосферном электричестве удивительными образами молний-призраков. Призрачные короткоживущие молнии – спрайты, эльфы, джеты и струи – быстро стали одним из интенсивно исследуемых явлений в атмосферной физике.

Характеристики спрайтов были зарегистрированы исследователями из различных частей света, но, несмотря на внимание, которое было обращено на новый вид молний, до сих пор не существует приемлемой теории, которая удовлетворительно объясняла бы их инициирование и развитие.

Удивительна история открытия молний-эльфов. Впервые они наблюдались с борта космического аппарата, поскольку являются наиболее вероятной формой разгрузки молниевых разрядов на больших высотах (30–95 км), их существование многие исследователи связывают с квазиэлектростатическими областями, насыщенными электричеством в нижней кромке грозового облака. Среди них преобладает окраска пурпурного цвета, время их жизни составляет несколько миллисекунд. Из-за низкой поверхностной яркости они были зафиксированы только ночью (прежде всего очень чувствительными монохроматическими камерами). Однако если глаза наблюдателя достаточно привыкли к темноте, то спрайты можно обнаружить без каких-либо оптических инструментов.

Голубыми или синими спрайтами называют оптические вспышки, пляшущие над грозовыми тучами на высоте от 30 до 90 км. По своей природе они родственны высотным молниевым разрядам, но возникают на самом краю атмосферы, и были открыты в ходе орбитальных наблюдений поверхности верхнего облачного покрова гроз. Вспышки голубых спрайтов и родственных им синих джетов обычно длятся от нескольких сотых до нескольких десятых долей секунды и имеют характерные формы, которые исследователи описывают как «колонны», «пальцы», «деревья» и «морковь».

Поскольку спрайты возникают на большой высоте, они могут влиять на химический состав озонового слоя Земли.

Далеко не сразу к ученым пришло понимание, что эти оптические явления связаны с положительным облачным покровом основания туч, так как они сопровождают удары молнии в значительном удалении от электрически активных ядер гроз. На сегодняшний момент еще не найдено отрицательных спрайтов.

Эльфы – это разбросанные области яркости, которые возникают намного выше энергетических уплотнений разрядов молний положительной или отрицательной полярности. Скорее всего, эльфы исчезают после того, как энергетический электромагнитный импульс разряжается в ионосферу. Хотя обычные молнии и могут сопровождаться эльфами, считается, что их причинный механизм имеет полностью различную природу.

Кстати, свое необычное название эльфы получили как английский акроним слов: эмиссия света и возмущений. Красные эльфы и синие джеты – это верхние атмосферные оптические явления, связанные с грозами, которые были зарегистрированы с использованием телевизионных технологий ночного видения. Первые изображения эльфа были случайно получены в 1989 году и начиная с 1990 года двадцать изображений зафиксированы с шаттла «Колумбия».

С тех пор зарегистрировано более тысячи видеонаблюдений эльфов и джетов. Они включают как наземные измерения, так и авиационно-космические. После красных призраков в результате высотной аэрокинофотосъемки были обнаружены многочисленные изображения новой формы оптической активности, получившие название синих джетов. Синие джеты появляются непосредственно у вершин облаков и выстреливают вверх узкими конусами через стратосферу. Их восходящая скорость оказалась фантастически велика: приблизительно 100 км/с.

Высокоскоростные фотометрические измерения показывают, что продолжительность эволюции эльфов связана с молниевыми разрядами в распадающихся частях гроз и зависит от интенсивности ударов положительных молний по направлению центр-основание. Оптическая интенсивность средней группы из пучков эльфов, оцененная по сравнительной сводной таблице звездных интенсивностей, сопоставима с умеренно яркой утренней дугой восхода (до появления края солнца).

Для невооруженного человеческого глаза молнии-призраки предстают в виде обширных неярких вспышек-сполохов пастельных тонов, но в усиленном телевизионном изображении, которое можно получить на земной поверхности или с борта летящего самолета, они уже проявляются как сложные комплексные структуры, принимающие самые разнообразные формы и очертания.

Второе крупное семейство молний-призраков – синие джеты – представляет собой высотное оптическое явление со временем жизни около секунды. Они существенно отличаются по спектрально-световой гамме и внешнему виду от эльфов, хотя наблюдаются в тех же областях выше гроз с использованием таких же телевизионных систем ночного видения. Из их названия (jet – выброс, англ.) подразумевается, что джеты похожи на оптические выбросы из вершин электрически активных основных областей гроз. После их появления от вершины грозовой тучи они типично размножаются вверх в узких конусах с вертикальной скоростью примерно 100–300 100 км/с, раздуваясь и исчезая приблизительно на пятидесятикилометровой высоте. Существование голубых струй давно было предсказано геофизиками, но только ученым, пролетая в самолете со скоростной видеоаппаратурой над большой грозой, удалось заснять это потрясающее зрелище.

Молнии-призраки эльфы рождаются довольно редко и только в области активных слоев грозы. Они обычно встречаются группами, занимая обширное пространство, при этом кажутся плотно упакованными пучками из многих индивидуальных эльфов. Изредка встречаются обширные призраки со свободной упаковкой структуры, простирающиеся в поперечно-горизонтальном направлении на десятки километров и занимающие атмосферные объемы в десятки тысяч кубических километров.

Чтобы их увидеть, необходимо оказаться в условной зоне визуального доступа выше шторма между свободно парящими облаками и темным звездным фоном. В большинстве случаев подобные условия складываются нечасто. Сами по себе эльфы тусклые и могут быть замечены только привыкшими к темноте глазами. В среднем их яркость сравнивается со слабыми северными сияниями. Непосредственное восприятие призрачных молний эльфов и джетов определяется особенностями человеческого зрения.

В сетчатке наших глаз два вида рецепторов, так называемые колбочки и палочки. Колбочки отвечают за цветное зрение, их пороговая чувствительность приблизительно пересекается с уровнем восприятия молнии-призрака. Палочки несколько более чувствительны, но они обеспечивают черно-белое вечернее и ночное видение предметов.

Обычно призрачные молнии представляют собой обширные, но слабые вспышки, которые появляются непосредственно выше верхней кромки грозы. Они напоминают небольшие сполохи и многократные вертикально удлиненные пятна со слабыми всплесками свечения, которые простираются от вершин облака на десятки километров. Чаще всего наиболее яркая область свечения располагается на высоте 65–75 км, выше которой часто можно наблюдать слабый красный жар, который простирается приблизительно на 90 км. Ниже яркой красной области наблюдаются синие волокнистые структуры, простирающиеся вниз на несколько десятков километров.

Поэтому привыкшие к темноте глаза готовы зафиксировать эльфов и джетов как бесцветные тени, при этом нужно не смотреть на объект непосредственно, а использовать боковое зрение. Таким образом, они могут буквально появиться как вспышки в уголках глаз (возникнуть как призрак!). Из-за призрачной основы эльфов очень трудно рассмотреть в присутствии ярких близлежащих огней, например в городе. Следует также учитывать, что подсветка облака от молнии составляет величину более яркую, чем сам эльф. Это может легко отвлечь наблюдателя, чтобы он мог заметить мимолетный и тонкий танец красных эльфов высоко в небе выше шторма, бушующего ниже. Обычно эльфы живут в течение 3–10 мс. Это слишком мало, чтобы сфокусировать на них пристальный взгляд для полного визуального контакта.

Недавно было открыто еще несколько новых типов молний, их назвали «голубые струи». Эти атмосферные разряды, формирующиеся очень высоко в земной атмосфере, намного выше, чем слои, где появляются обычные молнии. Голубые струи образуются начиная от вершин облаков и до высот порядка полусотни километров. Поскольку жизнь голубых струй составляет всего лишь секунду, их можно заснять только скоростной видеокамерой. Голубые струи выглядят узкими конусами, перемещающимися в пространстве со скоростью около 100 км/с.

Если учесть все вышеперечисленные особенности появления и наблюдения молний-призраков, становится ясно, почему они столь неуловимы. Однако в ряде случаев они могут быть замечены и невооруженным человеческим глазом. Для этого требуется четко видеть всю перспективу грозы, особенно если молниевые разряды наблюдаются вблизи горизонта, при этом облачный покров должен быть не особенно мощным.

Лучше всего наблюдать грозовой шторм на расстоянии 200–300 км в сгущающихся сумерках. При этом глаза должны быть полностью адаптированы к темноте, как в случае астрономических наблюдений. Если вы можете увидеть Млечный Путь, это значит, что уже достаточно стемнело и зрение приспособилось к фиксированию молний-призраков. Далее необходимо остановить пристальный взгляд на пространстве выше активной области грозы, стараясь при этом не отвлекаться на молнии внутри наэлектризованного облака. Эльфы и джеты как очень краткие вспышки воспринимаются только на самом краю визуальной чувствительности. Они перемещаются слишком быстро, чтобы следовать за ними глазами, но их странный вид, вертикальная полосатая структура и багровый тусклый цвет могут быть замечены боковым зрением и отложиться на сетчатке глаза. Так, терпение наблюдателя может быть вознаграждено, если правильно выбрать вид грозового шторма и геометрическую перспективу наблюдения молниевых разрядов. Можно сказать, что вероятность увидеть эльфов, струи и джеты намного превосходит возможность наблюдения метеоров.

Иногда появление молний-призраков смешанного типа «эльф-джет» объясняют ионосферным резонансом Шумана, связанным с явлением образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы: если возникшая в этой среде электромагнитная волна от разряда мощной молнии после огибания Земного шара снова совпадает с собственной фазой (входит в резонанс), то она может существовать долгое время, порождая всплески слабого свечения.

Большой научный интерес представляет электронное моделирование возможных электрохимических эффектов для эльфов и джетов в мезосфере и стратосфере с помощью разнообразных компьютерных программ. Следует признать, что с помощью компьютерных моделей эволюции эльфов были установлены многие важные закономерности их поведения. Так, прояснился принципиальный вопрос: могут ли они создавать в пределах верхней атмосферы локально или глобально существенные долгоживущие электрохимические остатки?

В целом призрачные молнии должны играть большую роль в общей земной системе перераспределения атмосферного электричества и могут быть существенным элементом глобальной электрической цепи Земли. Вполне вероятно, что они были неотъемлемой частью гроз, которые произошли за предыдущие миллиарды лет после возникновения атмосферы и даже внесли свой вклад в процесс возникновения жизни на Земле.

Можно строить предположения о возможности возникновения подобных явлений, связанных с молниевыми разрядами и на других планетах Солнечной системы, особенно это касается Юпитера и Венеры, где были обнаружены следы необычно сильного радиоизлучения от молниевых разрядов.

Глава 4. Круглое электричество

Нам думается, что ранее высказанные гипотезы о природе шаровой молнии неприемлемы, так как они противоречат закону сохранения энергии. Это происходит потому, что свечение шаровой молнии обычно относят за счет энергии, выделяемой при каком-либо молекулярном или химическом превращении, и, таким образом, предполагают, что источник энергии, за счет которого светится шаровая молния, находится в ней самой…

П. Капица. О природе шаровой молнии

Иногда кажется, что мы лучше знаем о том, что происходит во время вспышек сверхновых и при образовании нейтронных звезд, чем о том, что творится буквально рядом с нами во время грозы. И конечно же, чаще всего среди самых интригующих загадок атмосферного электричества упоминается шаровая молния. Еще недавно многие авторитетные ученые не верили в само ее существование. Наблюдение в природе продолжает быть единственным надежным средством исследования, несмотря на опыты, ведущиеся в физических лабораториях, и компьютерные эксперименты. Поэтому установить факты можно только одним способом – тщательной проверкой сообщений очевидцев и накоплением статистики.

Само по себе увеличение объема фактических данных не всегда ведет к устранению противоречий и созданию определенной картины явления. Наоборот, в некоторых случаях хаос только нарастает, а четкая физическая картина не прорисовывается. Это верный признак того, что наблюдения – плод досужей фантазии и богатого воображения, никакого реального содержания за ними нет или мы очень далеки от его истинного понимания.

В других же случаях накопление фактов приводит к тому, что туман рассеивается и из него начинают выступать четкие контуры реальности. Именно так и получилось в случае шаровой молнии. Огромный материал, собранный современными учеными, принес лишь несколько новых открытий по сравнению с тем, что было известно о шаровой молнии еще двести лет назад. Но он позволил точно утверждать, что шаровая молния действительно существует, и выделить определенные признаки, с помощью которых можно отделить правильные сообщения очевидцев от неточных, преувеличенных или выдуманных. Кроме того, ученые впервые смогли надежно оценить физические параметры шаровой молнии и благодаря этому сделали шаг вперед к научному объяснению ее природы.

Что же известно сейчас о шаровой молнии?

Почти в половине случаев за время наблюдения молния успевает пройти от одного до десяти метров. Очевидцы сообщили, что молния двигалась горизонтально, в каждом пятом случае она опускалась вниз и лишь в каждом двадцатом поднималась вверх. В среднем молния проходит за секунду не больше нескольких метров, отсюда следует, что этот огненный шар состоит из газа, который лишь немногим плотнее воздуха.

Подавляющее большинство людей может за свою жизнь наблюдать множество разрядов обычной молнии, так и не увидев ни разу шаровой. По количеству свидетельских показаний можно оценить, что в год их наблюдается десятки тысяч, но за всю свою жизнь это явление видит примерно один человек из тысячи.

А насколько часто шаровые молнии возникают? Естественным масштабом для сравнения является частота появления молний линейных. Мы видим такую молнию издалека, но оказаться вблизи от места, куда она ударила, – довольно редкое событие. Можно предположить, что приблизительно в двух из пяти случаев удар линейной молнии сопровождается появлением шаровых.

Средний диаметр шаровой молнии составляет 20–30 см, хотя чаще встречаются молнии поменьше. Появляющиеся при ясной погоде значительно крупнее возникающих во время грозы и наблюдаются в течение более длительного времени. В половине случаев шаровая молния появляется в радиусе пяти метров от наблюдателя, а в каждом шестом случае пролетает в полуметре.

Появление шаровой молнии связано с прохождением грозы над местностью, иногда светящийся шар возникает рядом с каналом линейной молнии. Однако в двух из каждых трех случаев наблюдений она возникала из розеток, электроприборов, радиоприемников, телевизоров, телефонов, батарей отопления и даже гвоздей, вбитых в стену, – то есть из металлических проводников; а также проникала сквозь диэлектрики (стекло и прочее), иногда повреждая их.

Нередки случаи, когда шаровая молния проходила через щели, даже не опалив обоев, или с ловкостью вора-домушника «вырезала» кружок оконного стекла по своему размеру, не повредив остальное.

В девяти из десяти случаев молния имеет сферическую форму, благодаря чему и получила свое название. Иногда ее образ бывает искажен электрическими полями или потоками воздуха: молния становится похожей на эллипсоид, грушу или совсем теряет правильную форму. В двух случаях очевидцы наблюдали молнию в форме кольца. Цвет свечения шара – от красноватого до светло-голубого и зеленого. Появление шаровой молнии иногда сопровождается шипением, жужжанием, свистом, завыванием и потрескиванием. Движется она медленно, иногда останавливается, а достигая какой-либо преграды, часто взрывается. Мощность взрыва достаточна, чтобы разрушить печную трубу, разбить на кусочки кирпичи здания. Иногда шаровая молния исчезает бесшумно. Обычно после ее исчезновения в помещении остается остро пахнущая дымка, голубая в отраженном свете и коричневая в проходящем.

Существуют также неподвижные шаровые молнии, испускающие ослепительно-белый свет. Они «закрепляются» на остриях громоотводов (да-да, громоотводы не спасают), на краях металлических крыш, на верхушках труб. В то время как подвижные молнии могут оседать и становиться неподвижными, те, наоборот, порой срываются с места. Большая шаровая молния может иногда распасться на несколько светящихся шаров меньшего размера.

Еще одним поразительным свойством шаровой молнии является способность проникать через узкие отверстия и даже щели, деформируясь при этом и вновь восстанавливая сферическую форму после выхода в свободное пространство. Один очевидец наблюдал с расстояния 15–20 см, как через отверстие в стене «…пролезал желтый шарик величиной с крупный апельсин, – и уточнил, – вернее, не пролезал, а переливался из одной половины в другую». Другой рассказал, как шаровая молния прошла в комнату через трещину в стекле сплющившись, поскольку размер ее был больше размеров трещины.

Подобные явления можно объяснить тем, что вещество молнии отчасти похоже на жидкость: оно обладает поверхностным натяжением и не смешивается с окружающим воздухом.

Световой поток, испускаемый шаровой молнией, для оценки сравнивают со светом электрической лампочки. Чаще всего очевидцы называют два интервала: 50–100 и 100–200 ватт, на которые в сумме приходится около половины наблюдений. Таким образом, световой поток от шаровой молнии в среднем сравним с тем, который испускает стоваттная электрическая лампочка. Но удивительно не это: оказывается, излучая свет, шаровая молния почти совсем не выделяет тепло! Судя по наблюдениям, не может быть речи о температуре в тысячу градусов, которую часто приписывают шаровой молнии.

Шаровая молния – не что иное, как сгусток обыкновенного воздуха, заряженного энергией. Шар, «проплывая», отдает свою энергию свободным электронам окружающего воздуха. Это вызывает его свечение. Если, в условиях открытого пространства, на его пути встречаются вещества (пыль, сажа), действующие как катализаторы, шар взрывается.

Вблизи поверхности земли сила тяжести молнии уравновешивается действием электрического поля от зарядившейся в грозу поверхности почвы. В таком взвешенном состоянии движение молнии зависит либо от воздушных потоков, либо от небольших изменений приземного электрического поля. Именно в этом состоит причина необычности ее поведения. Дело в том, что мы не имеем органов, которые реагировали бы на напряженность электрического поля. Во время грозы оно может возрасти вокруг нас в тысячи раз, и тем не менее мы этого не ощутим. Поэтому в повседневной жизни мы не знаем, как меняется электрическое поле вокруг нас, и, в отличие от поля тяжести, не привыкли считаться с ним как с возможной причиной, определяющей движение тел.

Данные о физиологическом действии шаровой молнии весьма противоречивы: некоторые утверждают, что она способна убить, но в большинстве случаев дело кончается ударом тока. Степень тяжести пострадавшего определяется электрическим состоянием окружающих предметов. Во время грозы на отдельных участках поверхности земли могут находиться значительные заряды. Часть их нейтрализуется при ударах молнии (каждый разряд переносит в среднем около 25 Кл). По-видимому шаровая молния обладает свойством снимать с проводников накопленное электричество. При контакте шаровой молнии с заряженным проводником в нем возникает кратковременный импульс тока, при котором заряды, проходя через шар, рассеиваются в воздухе. Сама молния в этот момент распадается, что наблюдатели воспринимают как взрыв.

Энергия, выделяющаяся при взрыве, не имеет никакого отношения к энергии, запасенной в самой шаровой молнии. Энергия накапливается в заряженных проводниках, а молния служит лишь для освобождения энергии.

С этой точки зрения понятно, почему контакт шаровой молнии с предметами иногда нейтрален: значит, проводник не был заряжен. А поскольку, как уже было сказано, мы не воспринимаем электрические поля нашими органами чувств, то ничего и не знаем о плотности зарядов на окружающих нас телах. Поэтому столь неожиданным кажется нам различное поведение шаровой молнии при столкновении с ними. Итак, в отсутствие зарядов встреча с шаровой молнией безопасна.

Многие ученые при объяснении свойств шаровой молнии исходят из того, что она состоит из вещества, находящегося в состоянии плазмы. Плазма похожа на газообразное состояние с единственной разницей: молекулы вещества в плазме ионизованы, то есть потеряли (или, наоборот, приобрели лишние) электроны и перестали быть нейтральными. Это значит, что молекулы могут взаимодействовать не только как частицы газа – при столкновениях, но и на расстоянии с помощью электрических сил.

Разноименно заряженные частицы притягиваются. Поэтому в плазме молекулы стремятся вернуть себе потерянный заряд путем воссоединения (на физическом языке – рекомбинации) с оторванными электронами. Но после рекомбинации плазма превратится в обычный газ. Поддерживать жизнь плазмы можно только до тех пор, пока рекомбинации что-то мешает, – как правило, очень высокая температура.

Если шаровая молния – это плазменный шар, то она обязана быть горячей. Так рассуждают сторонники плазменных моделей, но существует и другая возможность. Ионы, то есть молекулы, потерявшие или захватившие лишний электрон, могут притянуть к себе обыкновенные нейтральные молекулы воды и окружить себя прочной «водяной» оболочкой, заключающей лишние электроны внутри и не дающей им воссоединяться со своими хозяевами. Такое возможно потому, что молекула воды имеет два полюса: отрицательный и положительный, к одному из которых и притягивается ион в зависимости от своего заряда. Значит, сверхвысокие температуры больше не нужны, плазма может оставаться и «холодной» в диапазоне 200–300 градусов.

Ион, окруженный водяной оболочкой, называется кластером, поэтому гипотеза получила имя кластерной, автором ее является видный исследователь феномена огненных шаров профессор Стаханов. В отличие от многих других, эта теория выдерживает сравнение с данными нескольких тысяч известных сейчас наблюдений шаровой молнии и удовлетворительно объясняет многие. В последующих исследованиях выяснилось, что сама по себе водяная оболочка не может получиться столь плотной, чтобы помешать ионам рекомбинировать.

Но рекомбинация приводит к возрастанию однородности шаровой молнии, ведь в плазме положительно и отрицательно заряженные молекулы отличаются друг от друга и по-особому взаимодействуют, а после рекомбинации они перемешиваются и становятся неразличимыми.

До сих пор считалось, что в предоставленной самой себе системе беспорядок самопроизвольно возрастает, то есть в случае шаровой молнии рекомбинация произойдет сама собой, если ей как-то не помешать. Но из результатов компьютерного моделирования следует совершенно иной вывод: беспорядок вносится в систему извне, например при хаотичных столкновениях молекул на границе шаровой молнии и воздуха, в котором она движется. Пока беспорядок не достигнет определенного уровня, рекомбинации не будет даже несмотря на то, что молекулы стремятся к этому. Характер их движения внутри шаровой молнии таков, что при сближении разноименно заряженные молекулы будут пролетать друг мимо друга, не успевая обменяться зарядом.

В 1955 году академик Капица опубликовал доклад «О природе шаровой молнии». В своей работе он объяснили возникновение шаровой молнии, и многие (если не все) ее 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.

Шаровую молнию, по его мнению, питают радиоизлучения, возникающие при грозовых разрядах атмосферного электричества. Если, пишет он, «в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии. Шаровые молнии возникают там, где радиоволны достигают наибольшей интенсивности».

Предложенное видным советским ученым объяснение шаровой молнии хорошо согласуется со многими ее особенностями; и с тем, что она иногда катится по поверхности различных предметов, не оставляя ожогов, и с тем, что чаще всего проникает внутрь помещений через дымоходы, окна и даже небольшие щели. Капица предполагал, что шаровая молния является продуктом коротковолнового излучения, возникающего в пространстве между облаками и поверхностью Земли. В дальнейшем на основании этого предположения физики разработали целую теорию – мазер-солитонную. Эта теория предполагает, что шаровая молния является производным явлением своеобразного «атмосферного мазера», то есть лазера, излучающего в радиодиапазоне. Технически эффект «атмосферного мазера» можно объяснить как результат возникновения вращательной энергии в молекулах воды под воздействием короткого импульса электромагнитного поля, сопровождающего грозовые разряды – молнии.

Поскольку под воздействие молний попадает очень большое пространство, вероятность возникновения эффекта «атмосферного мазера» может быть достаточной для наблюдения. Однако следует учитывать, что для возникновения видимой шаровой молнии необходимо либо огромное воздушное пространство, либо полость с проводящими стенками – этим объясняется, почему шаровая молния иногда материализуется прямо в зданиях и даже в за бортом самолетов и подводных лодок.

Теорию «атмосферного мазера» косвенно подтверждает то, что шаровые молнии никогда не образуются вблизи острых горных вершин, около верхних этажей небоскребов и в других высоких точках, которые, так сказать, привлекают молнии и где любят собираться специалисты по изучению этого атмосферного явления. Между тем теория «атмосферного мазера» предсказывает, что вблизи пиков образование шаровых молний невозможно. Импульс поля молнии, бьющей в высотный объект, образует довольно узкий конус, занимающий очень небольшой объем. Когда же молния бьет в какой-либо объект, располагающийся в плоской местности, возникающий при этом импульс оказывается огромным – до десяти километров в ширину и до трех в высоту.

Кроме того, известно, что шаровые молнии, возникающие внутри замкнутых помещений, как правило, безвредны. Энергия мазера в таких средах ограничивается 10 Дж (в открытом пространстве энергия достигает 10⁹–10¹⁰ Дж), а это совершенно неопасно. В то же время известно, что возникающая на открытом воздухе шаровая молния часто исчезает с мощным взрывом.

Существует и еще одна теория возникновения огненных шаров. Согласно ей, источником энергии для шаровой молнии является электрическое поле, которое создают заряды, рассеивающиеся в земле после удара молнии. Они же контролируют движение шаровой молнии, так что оно никак не зависит от условий окружающей среды (например, шаровая молния может спокойно лететь против ветра). Такая шаровая молния напоминает коронный разряд в газе и представляет собой последовательность электрических импульсов, сменяющих друг друга с миллисекундной частотой. Шаровая молния средних размеров (с человеческий кулак) может образоваться из крупной капли росы, попавшей в канал грозового разряда. С другой стороны, показали расчеты, для устойчивости шаровой молнии необходимо, чтобы плотность ее вещества мало отличалась от плотности окружающего воздуха.

В то время как аналог линейной молнии – искровой разряд – сравнительно легко воспроизводится в лаборатории, шаровую молнию все еще не удается получить искусственно. Конечно, масштабы экспериментально получаемых искр и природных молний несопоставимы, но все же нет сомнений в том, что в них происходят одни и те же явления. Этого нельзя сказать о шаровой молнии, создать аналоги ученые уже могут, но точно смоделировать ее не удается, а значит, приходится полагаться на недостаточную информацию из наблюдений, сделанных очевидцами без рафинированной лабораторной техники.

Правда, ставились и опыты, в которых экспериментаторы пытались получить электрические разряды сферической формы или светящиеся газовые шары. Полученная искусственно молния, подобно заправской, «плюется» искрами, собирается в шар, проходит сквозь щели. Однако перед ученым, который занимается экспериментами, даже в случае успеха будет стоять вопрос: является ли опыт аналогом шаровой молнии? Для точного ответа на данный вопрос нужно провести серию исследований в контролируемых условиях.

Согласно одной из ранее распространенных гипотез, шаровая молния может возникнуть за счет происходящей иногда фокусировки ядерно-активных космических частиц в мощном электрическом поле грозовых облаков. Возникающая при этом реакция дробления ядер атмосферного газа ксенона может дать энергию, достаточную для образования шаровой молнии. С этой точки зрения вероятность ее образования должна иметь связь с мощными вспышками на Солнце, обусловливающими увеличение интенсивности космического излучения у земной поверхности.