Я никогда не видел шаровой молнии и не испытываю желания ее увидеть – по крайней мере, вблизи. Однако, имея в виду этот пример трюков, на которые способны силы природы, было бы крайне неразумно утверждать, что даже наиболее впечатляющие НЛО должны иметь искусственное происхождение. На самом деле хорошее рабочее правило для наблюдателей НЛО таково: то, что вы видите, – не космический корабль, если, конечно, вы не разглядели марсианский регистрационный номер.Давайте зададимся любопытным вопросом: если призрачные молнии в небесных высях полностью объясняют некоторые встречи с НЛО, то что из природных феноменов может быть принято за светящиеся шары и диски инопланетян? Конечно же это множество раз описанная на страницах книг, газет и журналов шаровая молния! Правда, к глубокому сожалению, она не менее загадочна, чем сами летающие тарелки.
Иногда кажется, что мы значительно лучше понимаем или, по крайней мере, думаем, что понимаем, процессы, происходящие во время вспышек сверхновых и при образовании нейтронных звезд, чем то, что творится буквально рядом с нами, на Земле, во время грозы. Чаще всего среди самых интригующих загадок атмосферного электричества упоминается шаровая молния. А ведь не так давно многие авторитетные ученые даже не верили в само ее существование!
Первые упоминания об этом явлении появились чуть ли не в эпоху Античности.
С тех пор так никто и не дал убедительного ответа на вопрос – что такое шаровая молния? Огромный материал, собранный современными учеными, принес лишь несколько новых фактов 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 сделать шаг вперед к научному объяснению ее природы.
Подавляющее большинство людей за свою жизнь много раз наблюдают разряды обычной молнии, но ни разу не встречаются с молнией шаровой. Это удивительное явление природы удается увидеть лишь одному человеку из тысячи.
Почти в половине случаев за время наблюдения молния успевает пройти от одного до десяти метров. Три четверти очевидцев сообщили, что молния двигалась горизонтально, в каждом пятом случае она опускалась вниз и лишь в каждом двадцатом – поднималась вверх. В среднем она проходит за секунду не больше нескольких метров. Отсюда следует, что шаровая молния состоит из газа лишь чуть более плотного, чем воздух.
А насколько часто шаровые молнии возникают на самом деле? Естественным масштабом для сравнения является частота появления линейных молний. Как правило, мы часто видим такую молнию издалека, но редко mirtajn.com оказываемся вблизи от места, в которое она ударила. Считается, что приблизительно в двух из пяти случаев удар линейной молнии сопровождается появлением шаровых. Средний диаметр шаровой молнии составляет двадцать – тридцать сантиметров, хотя чаще встречаются маленькие молнии. Из собранных данных следует, что молнии, появляющиеся при ясной погоде, значительно крупнее возникающих во время грозы и наблюдаются они в течение более длительного времени. Правда, это может быть связано с тем, что в ясную погоду легче увидеть молнию с большого расстояния, время наблюдения оказывается дольше и при этом светящийся удаленный объект выглядит больше, чем он есть на самом деле. В половине случаев шаровая молния появляется в радиусе пяти метров от наблюдателя, а в каждом шестом случае пролетает ближе чем в метре от человека.
Как же и где рождается шаровая молния? Иногда она возникает рядом с каналом линейной молнии, однако в двух из каждых трех случаев – из розеток, электроприборов, радиоприемников, телевизоров, телефонов, батарей отопления и даже гвоздей, вбитых в стену, – то есть из металлических проводников.
В девяти из десяти случаев она имеет форму шара, благодаря чему и получила свое название. Иногда ее шарообразность бывает искажена электрическими полями или потоками воздуха: тогда молния становится похожей на эллипсоид, грушу или совсем теряет правильную форму. В двух случаях очевидцы наблюдали молнию в форме кольца.
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 mirtajn.com воздушных потоков, либо от небольших изменений приземного электрического поля. Именно в этом состоит причина необычности ее движений. (У людей нет органов, которые реагировали бы на напряженность электрического поля; во время грозы оно может возрасти вокруг нас в тысячи раз, а мы этого практически не ощутим.)
Другим поразительным свойством шаровой молнии является то, что она способна проникать через узкие отверстия и даже щели, деформируясь и вновь восстанавливая сферическую форму после выхода в свободное пространство. Один очевидец видел с расстояния 15–20 сантиметров, как «желтый шарик величиной с крупный апельсин пролезал в щель в стене». И уточняет: «Он, вернее, не пролезал, а переливался из одной половины в другую». Другой рассказал, как шаровая молния прошла в комнату через трещину в стекле, сплющившись, так как размер ее был больше размеров трещины.
Такие 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 mirtajn.com электрическая лампочка. Но удивительно не это: оказывается, излучая свет, шаровая молния почти совсем не излучает тепло! То есть не может быть и речи о температуре в тысячу или тем более в несколько тысяч градусов, которую часто приписывают шаровой молнии.
Обычно шаровая молния выглядит как светящийся шар с нечеткими границами, имеющий диаметр от нескольких сантиметров до нескольких метров. Цвет свечения шара от ярко-белого до светло-голубого и зеленого. Шаровая молния умеет производить звуки – шипит или жужжит. А еще она может проходить сквозь диэлектрики (стекло и прочее), иногда повреждая их.
Данные о физиологическом действии шаровой молнии на человека весьма противоречивы. Имеется немало свидетельств, из которых следует, что шаровая молния может причинить сильную травму или даже убить человека. Все это связано с поражением током. Широкая шкала степени тяжести воздействия вызывает, конечно, законное недоумение. Оказывается, причина этого заключена не в самой шаровой молнии, а в электрическом состоянии окружающих ее предметов.
Во время грозы на отдельных участках поверхности земли и лежащих на ней предметах могут находиться значительные заряды. Часть их нейтрализуется при ударах молнии (каждый разряд переносит в среднем около 25 кулон). По-видимому, шаровая молния обладает свойством снимать с проводников накопленное электричество. При ее контакте с заряженным проводником в нем возникает кратковременный импульс тока, при котором заряды, проходя через шаровую молнию, рассеиваются в воздухе. Сама шаровая молния в этот момент распадается, что и воспринимается наблюдателями как взрыв.
Энергия, выделяющаяся при взрыве, не имеет никакого отношения к энергии, запасенной в самой шаровой молнии, – она накапливается в заряженных проводниках, а шаровая молния служит лишь для высвобождения этой энергии.
Если же предмет не заряжен, молния с ним не взаимодействует. Это означает, что в отсутствие зарядов встреча человека с этим огненным шаром безопасна.
Ситуация с шаровой молнией, как объектом изучения науки, уникальна тем, что физические параметры явления в момент его существования измерялись крайне редко. Иногда лишь удавалось исследовать последствия воздействия шаровой молнии на материальные объекты. Именно поэтому – из-за невозможности проверки гипотез без объективных измерений – большую долю в исследованиях шаровой молнии занимают попытки создания шаровой молнии в лабораторных условиях. Однако перед учеными-экспериментаторами, даже в случае успеха, всегда будет стоять вопрос – является ли лабораторный объект аналогом реальной шаровой молнии. Для точного ответа на данный вопрос нужно провести серию исследований шаровой молнии в контролируемых условиях.
Итак, шаровая молния – это продолжительное во времени явление, имеющее несколько стадий: возникновение, существование и исчезновение. Сведения о ней черпаются от случайных наблюдателей. Время второй стадии ее жизни гораздо больше, чем других, а потому подавляющая часть наблюдений связана именно с ней. Исчезновение молнии наблюдают очень редко.
Перечислим некоторые свойства шаровой молнии.
Существует две разновидности шаровых молний – подвижные и неподвижные. Подвижные шаровые молнии плавают в воздухе со скоростью около 2 метров в секунду, иногда со скоростью воздушных течений, неподвижные же «закрепляются» на остриях молниеотводов, на острых краях металлических крыш, в верхней части заводских труб. Подвижные молнии светятся красноватым светом, в то время как неподвижные испускают ослепительно белый свет. Подвижные молнии могут оседать и становиться mirtajn.com неподвижными, а неподвижные, наоборот, срываться с мест закрепления и становиться подвижными. Большая шаровая молния иногда распадается на несколько светящихся шаров меньшего размера. О температуре шаровой молнии судят по расплавлению и испарению металлов, на которые она «садится», или по сильному нагреванию воды, если молния опускается в водоем. Длительность существования шаровой молнии изменяется в пределах от нескольких секунд до полминуты. Шаровая молния, бывает, свистит, завывает, жужжит, шипит или потрескивает, ее исчезновение в большинстве случаев происходит со взрывом. Мощность взрыва достаточна, чтобы разрушить большую печную трубу или разбить на кусочки кирпичи здания. Иногда шаровая молния исчезает бесшумно. Обычно после ее исчезновения в помещении остается некоторое время остро пахнущая дымка, голубая в отраженном свете и коричневая в проходящем.
Нередки случаи, когда шаровая молния проходила через щели, даже не опалив обоев, или с ловкостью стекольщика вырезала кружок оконного стекла по своему размеру, не повредив остальное. Громоотводы от шаровой молнии не спасают. Чтобы надежно защититься, необходимо наглухо закрыть помещение.
Долгое время природа шаровых молний оставалась загадкой. Сначала полагали, что шаровые молнии не более как гремучий газ; потом, вследствие дальнейших открытий, точка зрения изменилась: молнию назвали маленькой атомной бомбой, постепенно излучающей энергию; наконец, объявили это чудо плазмой – четвертым состоянием вещества.
По одной из ранее распространенных гипотез, шаровая молния возникает за счет осуществляющейся иногда фокусировки ядерно-активных космических частиц в мощном электрическом поле грозовых облаков. Возникающая при этом реакция дробления ядер атмосферного газа ксенона дает энергию, достаточную для образования шаровой молнии. Если это верно, вероятность образования шаровых молний зависит от мощности вспышек на Солнце, обусловливающих увеличение интенсивности космического излучения у земной поверхности.
Надо сразу оговориться: общепринятого научного объяснения природы шаровой молнии пока нет, зато предположений и гипотез – множество. И не все они заслуживают внимания. Но некоторые предположения о происхождении этого электрического чуда в большой степени обоснованны. Одно из самых глубоко научно разработанных принадлежит академику П. Л. Капице. В 1955 году он опубликовал доклад «О природе шаровой молнии». В своей работе Капица объясняет и рождение шаровой молнии, и многие (если не все) ее странные особенности возникновением коротковолновых электромагнитных колебаний в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью.
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 советским ученым объяснение хорошо согласуется со многими особенностями шаровой молнии; 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. В дальнейшем на основании предположения Капицы о том, что mirtajn.com шаровая молния – продукт коротковолнового излучения, возникающего в пространстве между облаками и поверхностью Земли, физики разработали целую теорию – мазер-солитонную. По этой теории шаровая молния – производное явление 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 электрические разряды – молнии.
Однако следует учитывать, что для возникновения видимой шаровой молнии необходимо либо огромное воздушное пространство, либо полость с проводящими стенками – вот почему шаровая молния иногда материализуется прямо в зданиях и даже за бортом самолетов и подводных лодок.
Теорию «атмосферного мазера» косвенно подтверждает то, что шаровые молнии никогда не рождаются вблизи острых горных вершин, около верхних этажей небоскребов и в других высоких точках, которые, так сказать, mirtajn.com привлекают молнии и где любят обосновываться 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, то возникающий при этом импульс оказывается огромным: до десяти километров в ширину и до трех – в высоту.
Известно, что шаровые молнии, возникающие внутри замкнутых помещений, как правило, безвредны. Энергия мазера в таких средах ограничивается 10 джоулями (в открытом пространстве энергия достигает 109–1010 Дж), а это совершенно не опасно. В то же время возникающая на открытом воздухе шаровая молния часто исчезает с мощным взрывом, который иногда вызывает серьезные разрушения. Причем на проводящие предметы этот взрыв воздействует сильнее, нежели на непроводящие: например, бывало, шаровая молния, взрываясь, вырывала из стен домов электрощитки и швыряла их на середину улицы.
Существует и еще одна теория шаровой молнии. По ней 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 она никак не зависит от условий окружающей среды (например, шаровая молния может mirtajn.com спокойно лететь против ветра). Такая молния напоминает коронный разряд в газе и представляет собой последовательность электрических импульсов, сменяющих друг друга с миллисекундной частотой. Шаровая молния средних размеров (10–20 сантиметров в диаметре) может образоваться из крупной капли росы, попавшей в канал грозового разряда. С другой стороны, как показали расчеты, для устойчивости шаровой молнии необходимо, чтобы плотность ее вещества мало отличалась от плотности окружающего воздуха.
Ученые не довольствуются, конечно, сбором достоверных свидетельств появления шаровой молнии. Они пытаются получить ее в лабораторных условиях, экспериментально проверяя свои теоретические предположения и математические расчеты. Полученная искусственно молния «плюется» искрами, собирается в шар, проходит сквозь щели. От настоящей она отличается только маленьким размером да коротким сроком жизни, измеряемым несколькими секундами.
В завершение отметим, что наряду с линейной и шаровой молниями в природе встречаются и более редкие феномены – ракетообразная и четочная молнии. Ракетообразная молния наблюдалась буквально в единичных случаях. Она длится 1–1,5 секунды и представляет собой медленно развивающийся между облаками разряд. К редчайшим случаям молнии следует отнести и четочную. Она имеет общую длительность 0,5 секунды и представляется глазу на фоне облаков в виде светящихся четок диаметром около 7 сантиметров.