Шаровая молния
В начале лета дослушал роман Лю Цысиня «Шаровая молния». Книга о том, как ученые хотели понять суть шаровой молнии и приспособить ее для военных нужд.
Сейчас август и я решил разобраться: а что современная наука вообще знает про шаровую молнию? Какие есть открытия и гипотезы на этот счет?
Если есть, что добавить к теме - делитесь в комментариях.
Определения
Шаровая молния - это гипотетическое природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование.
Шаровая молния - редкое и необъяснимое явление, представляющее собой светящиеся сферические объекты размером от горошины до нескольких метров в диаметре.
Единой теории, объясняющей, как это явление возникает и что происходит внутри нет. Единственный факт о шаровой молнии, что это какой-то светящийся объект.
Первые упоминая шаровой молнии
Самое раннее описание шаровой молнии встречается в хрониках монаха Гервасия Кентерберийского: «Чудесное знамение сошло вблизи Лондона».
Он описал плотное темное облако из которого вышло белое вещество. Под облаком это вещество превратилось в шар. Затем огненный шар упал в сторону реки. Это явление он датировал 7 июня 1195 г.
А в начале XIX века французский физик Франсуа Араго в книге «Гром и молния» описал два десятка случаев наблюдения за шаровой молнии.
Последний царь Российской империи Николай II, рассказывал, что в детстве видел огненный шар, когда ходил в церковь вместе со своим дедом Александром II.
Во время службы разразилась сильная гроза, одна за другой сверкали молнии, и казалось, что раскаты грома сотрясут до основания даже церковь и весь мир. Внезапно стало совсем темно, порыв ветра из открытой двери погасил пламя свечей, зажжённых перед иконостасом, раздался долгий раскат грома, громче, чем прежде, и я вдруг увидел огненный шар, летевший из окна прямо в голову императора. Шар (это была молния) покружился над полом, затем пролетел мимо люстры и вылетел через дверь в парк. У меня замерло сердце, я взглянул на деда — его лицо было совершенно спокойным. Он перекрестился так же спокойно, как и тогда, когда огненный шар пролетел рядом с нами, и я почувствовал, что с моей стороны было бы недостойно и не по-мужски так бояться. Я чувствовал, что нужно просто смотреть на происходящее и верить в милосердие Божье, как это делал он, мой дедушка. После того как мяч пролетел через всю церковь и внезапно вылетел за дверь, я снова посмотрел на дедушку. На его лице играла лёгкая улыбка, и он кивнул мне. Моя паника прошла, и с тех пор я больше не боялся грозы.
В целом, шаровую молнию описывают как светящуюся сферу (размером с голову маленького ребенка). Появляется шаровая молния обычно во время грозы. Иногда это происходит спустя несколько секунд после удара молнии. А иногда - вообще без молнии. Бывает, что она возникает до грозы или уже после нее.
Научные исследования
В январе 2014 года ученые из Северо-Западного университета (Ланьчжоу, Китай) обнародовали уникальные данные. Они записали спектр того, что считали шаровой молнией.
Запись была сделана в июле 2012 года. Исследователи тогда наблюдали за обычной грозой на Тибетском нагорье.
С расстояния в 900 метров им удалось снять цифровое видео шаровой молнии и ее спектра. Видео длилось 1,64 секунды. Оно запечатлело весь процесс: от появления шара после удара молнии в землю до его исчезновения.
Исследователи обнаружили в спектре несколько линий излучения кремния, железа и кальция - всех тех элементов, которые, как ожидается, будут в изобилии присутствовать в почве. Также можно было бы ожидать присутствия алюминия, учитывая его обилие в почвенных минералах. Но исследователи не смогли этого подтвердить, поскольку в спектральном диапазоне их прибора (длина волны 400–1000 нанометров) нет линий излучения нейтральных атомов алюминия.
Команда также использовала видеоданные для отслеживания интенсивности и видимого диаметра шаровых молний в зависимости от времени с точностью до миллисекунды.
Это возможное подтверждение гипотезы новозеландских учёных Джона Абрахамсона и Джеймса Динисса, которые предположили, что шаровая молния - это облако окисляющихся раскалённых наночастиц почвы, образовавшееся в момент удара обычной молнии.
Еще существует мазерно-солитонная теория, впервые описанная в 1975 году (П.Х. Гендель, «Мазерная теория шаровой молнии»). Исследования по этой теме ведутся в Курчатовском научном центре в Москве с 1992 года.
В теории, шаровая молния на открытом воздухе создает гигантский природный «мазер». Мазер - это как лазер, но для микроволн, и работает он с гораздо меньшей энергией. Размер такого атмосферного мазера - многие кубические километры.
Обычная молния коротким мощным импульсом «возбуждает» молекулы воды в воздухе. Это создает условия для мазера. Но чтобы мазер заработал, нужен очень большой объем воздуха.
В маленьком пространстве энергия просто рассеивается при столкновениях молекул (исключение — замкнутые пространства типа самолетов или комнат, там помогают стенки).
В огромном облаке возбужденного воздуха фотоны микроволн не могут быстро вырваться наружу. Они «отражаются» внутри, накапливаясь и вызывая эффект мазера.
Этот мощный сгусток микроволновой энергии и создает видимую шаровую молнию.
Повторить такой разряд в лаборатории не удалось.
Была и ядерная версия. Физики-ядерщики предполагали, что шаровая молния черпает энергию из ядерных реакций. Но ядерные процессы - это чудовищные мощности, нереальные для молнии. К тому же, такие процессы создают радиоактивность. А ее легко измерить.
Ученые несколько раз проверяли места появления шаровой молнии, но никаких следов радиации выше обычного фона не нашли. Так что ядерная теория не подтвердилась.
Ученые до сих пор не сошлись в едином объяснении шаровой молнии. Зато гипотез накопилось больше десятка. Среди них: теория испарённого кремния, модель с заряженным твёрдым ядром, идея микроволнового резонатора, солитонная гипотеза и другие.
Шаровая молния - не выдумка и не мистификация. Значит в будущем, нас точно ждут новые открытия.