Что такое линейная и шаровая молния

Шаровая молния

Огненный шарообразный объект электрической природы, непредсказуемо перемещающийся в воздушном пространстве, излучающий свет, но не тепло, называется шаровая молния. Уже несколько десятков лет ученые дают различные объяснения происхождению явления, но достоверная теория так пока и не выдвинута. Существует более 400 научных предположений, многие из которых сомнительны. Парящий в воздухе светящийся шар выглядит завораживающе, но представляет опасность для живых организмов. Поэтому при встрече с ним следует знать, как себя вести.

Что такое шаровая молния?

Этот удивительный природный объект до сих пор малоизучен. Внешне представляет собой шарообразный электрический сгусток со следующими параметрами:

• величина – обычно от 10 до 20 см в диаметре;
• цвет – в спектре свечения от голубого до оранжевого, может меняться;
• форма – чаще всего сфера;
• время существования – по оценкам большинства очевидцев не дольше 30 секунд;
• температура – не установлена, но ученые предполагают, что до 1000°C (удивителен тот факт, что люди вблизи объекта не чувствуют тепла, хотя по физическим законам должны получить ожоги).

Наука пока не знает, благодаря каким физическим свойствам и химическому строению огненный шар способен менять величину и форму, просачиваться сквозь небольшие отверстия, менять траекторию полета и вовсе замирать на месте. Природу шаровой молнии на нынешнем этапе развития науки изучить проблематично, поскольку воссоздание объекта в лабораторных условиях – невыполнимая задача. Поэтому ученым остается выдвигать теории, ожидающие подтверждения.

Появляются шаровые молнии внезапно, чаще всего в грозовую погоду, но бывали случаи наблюдения и в тихие безоблачные дни. Светящаяся сфера способна выплыть из облака, кроны дерева, стены здания, любого находящегося в помещении крупного предмета. Она свободно проходит сквозь любые препятствия, сжимается, чтобы просочиться через небольшие отверстия, затем расширяется.

Встретить уникальный природный объект можно в любом месте. Обычно явление единичное, но есть места, в которых молния фиксируется с определенной периодичностью. Например, в районе Пскова есть открытое пространство, называемое Чертовой поляной. В этом месте из-под земли то и дело выплывает черный горящий шар. Явление стали наблюдать после падения метеорита в Тунгусский бассейн. Пытались следить за черным шаром датчиками, но все технические устройства расплавляются.

Поскольку причины возникновения молнии пока неизвестны, установить принципы ее перемещения сложно. Наиболее распространенные гипотезы гласят, что перемещение осуществляется посредством электромагнитных колебаний, ветрового воздействия или силы притяжения. Движется объект преимущественно в горизонтальной плоскости, располагается на высоте около 1 м над поверхностью земли. Движение сопровождается треском, писком и иными специфическими звуками.

Как появляется?

Люди наблюдали шаровые молнии с древнейших времен, относились к ним с суеверным страхом, связывали с различными мифами. По самому распространенному мифу форму огненного шара принимал адский пес Цербер, выходящий из земли, чтобы убивать всех встречающихся на пути людей и сжигать все, что попало под руку. Есть предположение, что в русских сказках молния трансформирована в образ Змея Горыныча. А в Древнем Риме жуткое природное явление воспринимали как огненных ворон, нападающих на города, забрасывающих их раскаленными углями.

Первый документ, в котором описывается история появления огненного шара, датируется 1638 годом. Согласно записи, молния залетела в церковь английского графства Девон, металась по помещению, ранила 60 прихожан, убила 4 человека.

В середине 19 века французский астроном Франсуа Араго собрал показания 30 очевидцев, обобщил собранную информацию, на основе чего составил перечень присущих явлению характеристик.

В мире науки уделяют огромное внимание загадочному явлению природы. Выяснить, как получаются шаровые молнии, пытались многие известные ученые: Никола Тесла, Петр Леонидович Капица, Игорь Павлович Стаханов. Теорий происхождения, как емких, так и вызывающих сомнение, собрано огромное количество.

Так, знаменитый физик Капица считал, что молнии шарообразного вида формируются на электромагнитной оси, когда происходит разряд между грозовой тучей и земной поверхностью. Другая теория гласит, что такая молния – высокоплотная плазма, испускающая микроволновые лучи. Некоторые исследователи считают, что явление возникает, когда поток космического излучения фокусируется облаками. Также раньше существовала гипотеза газового происхождения. Но откуда берется этот газ, почему он не поднимается в атмосферу под влиянием собственного тепла, непонятно. Поэтому эту гипотезу закрыли.

Есть и скептически настроенные ученые, сомневающиеся, существует ли вообще данный вид молнии. Поскольку современные устройства не фиксируют волны, подходящие для формирования объекта, скептики полагают, что загадочное явление – атмосферный обман зрения или даже галлюцинация, посещающая определенных людей.

Разновидности

Согласно рассказам очевидцев, выделяют 2 типа молнии:

1. горящий шар оранжевого или красного цвета, спускающийся с неба во время грозы, взрывающийся при воздействии на него;
2. светлый шар, плавно движущийся над земной поверхностью, способный притягиваться к проводникам электричества, проходить сквозь предметы.

Чем опасна?

Для простого человека не столь важно, как образуется и из чего состоит молния, гораздо важнее опасность уникального природного явления. Очевидцы отмечают, что горящая сфера перемещается непредсказуемо, словно живой разумный организм, может обогнуть препятствие, а может врезаться в него. При встрече с шаровой молнией человек может получить серьезную травму, даже погибнуть. При столкновении шара с деревом или зданием начинается пожар.

Одна из самых сложных загадок шаровой молнии – траектория движения. Непонятно, почему в некоторые предметы и живые организмы огненный шар врезается, а другие огибает, почему он изменяет скорость перемещения, почему в одних случаях при столкновении пропадает, а в других взрывается.

При взрыве шаровой молнии жертвы в большинстве случаев погибают, так как на теле образуются глубокие и обширные ожоги. Отмечено, что после взрыва воздух длительное время пахнет серой.

Как вести себя при встрече?

При ударе шаровой молнии в человека могут появиться несовместимые с жизнью травмы и ожоги, поэтому при появлении огненной гостьи нужно вести себя предельно осторожно.

Ниже приводится перечень правил поведения при встрече с природным объектом:

1. Раздумывая, как спастись от нежданной гостьи, не нужно рассчитывать на бегство. Нельзя суетиться, совершать резкие движения. Молния воспринимает воздушные колебания и направляется вслед за убегающим человеком.
2. Нужно спокойно и неторопливо сойти с пути движения объекта, остановиться на достаточном расстоянии. Стоять следует лицом, а не спиной к шару.
3. Если молния проникла в квартиру, то необходимо первым делом открыть форточку. Высока вероятность, что шар вылетит через окно с выходящим воздушным потоком.
4. Категорически нельзя швырять в сферу предметы, пытаться ее отогнать от себя руками или палкой. Объект взорвется, покалечит или убьет нападавшего.

Интересные факты

С этим загадочным и впечатляющим явлением связано множество интересных фактов:

1. В мире существует сотни тысяч фотографий обычных молний, а шаровых – не более 80.
2. Очевидцы видели шары красного, голубого, черного, белого, оранжевого, даже зеленого цвета.
3. Форма объекта бывает не только сферической, но и яйцевидной, грушевидной, цилиндрической, кольцевидной, с одним или несколькими хвостами.
4. Чаще всего шары влетают в жилище через печь, камин, розетку, форточку, дверь. Но следует знать, что шаровая молния проходит через стекло. Поэтому закрытое окно – не помеха. Были случаи, когда горящая сфера плавила оконное стекло, после чего оставалось круглое отверстие с безупречно ровными краями.
5. Среди шаровых молний встречались «великаны» до 5 м в диаметре.
6. Издаваемые трески и писки негативно влияют на радиоволны, создают помехи в эфире.
7. Запах огненного шара – либо серный, либо окись азота.
8. Тело людей, умерших от удара молнии шарообразного типа, долго не разлагается. Есть мнение, что под воздействием загадочного природного объекта все процессы в организме, включая разложение, останавливаются.

Рассказав, что такое шаровая молния, чем она опасна, следует подвести итог. Объект непредсказуем, появляется внезапно, способен взорваться, пройти сквозь препятствия любой толщины и структуры. Чтобы не было негативных последствий нужно вести себя спокойно, нельзя прикасаться к светящемуся шару, отгонять его, швырять в него предметы.

Существует ли шаровая молния? Или это миф?

Загадочная, неизведанная до конца, шаровая молния до сих пор вызывает мурашки страха, когда задумываешься о ней. Источник этого необъяснимого страха — незнание. Большинство людей знают, как нужно действовать во время грозы. А вот о том, как же поступить, если встретишься с шаровой молнией, мало кто знает.

Впервые такое необычное явление как шаровая молния научно описал известный французский ученый в области физики Франсуа Араго. В книге «Гром и молния» он описал случаи появления шаровой молнии, но поскольку эти наблюдения чаще всего принадлежали обычным людям, было очень сложно определить свойства феномена.

Что же за загадочное явление? Чаще всего свидетели этого явления называют таким названием любое светящее явление, передвигающееся по воздуху. Обычно оно возникало после удара привычной нам линейной молнии в дерево или проникало в дома через дымоход или отрытые окна. Поскольку ученые девятнадцатого века, а именно в то время жил Франсуа Араго, опирались на весьма ненадежный источник – свидетельства очевидцев, информация о параметрах шаровой молнии довольно сильно различается.

Природа шаровой молнии

Как было уточнено позже, шаровая молния иметь различные формы: форму шара, капли, иногда даже груши или бублика. Цвет данного явления поражает своим спектром. Чаще всего имеющая оттенки желтого, красного или оранжевого, шаровая молния может кардинально менять окрас на черный, быть абсолютно прозрачной, или менять цвета подобно хамелеону.

Ученые до сих пор спорят о природе появления и существования шаровой молнии. Для многих явлений, например для огней святого Эльма, уже нашли научное объяснение. Да и обычные линейные молнии изучены специалистами вдоль и поперек. Все это благодаря отличным условиям для их изучения, ведь по статистике, каждую секунду на Земле происходит около ста грозовых разрядов.

Сколько же различных гипотез выдвигают ученые, только бы поскорее приблизится к разгадке этого необъяснимого явления. Петр Леонидович Капица, например, предполагал, что шаровая молния поддерживается с помощью электромагнитного излучения, подобного тому, с которым мы сталкиваемся каждый день, используя СВЧ-печи. Ученые, которые имели отношение к ядерной физике, выдвигали предположение, что данный феномен имеет ядерную природу.

Деятелю науки, который все-таки решится описать природу шаровой молнии придется не только вычислить источник энергии, который питает феномен, но и объяснить уже известные миру некоторые свойства необъяснимого явления.

В настоящее время для большинства ученых самой вероятной является гипотеза химического происхождения шаровой молнии. Эта гипотеза позволяет объяснить факт, почему шаровая молния не исчезает сразу, а какое-то время «плавает» в воздухе: все дело в химической реакции, которая может протекать некоторое время, а точнее пока не израсходуются участвующие в ней химические вещества. К примеру, этой реакцией может являться довольно редкая форма шарового горения.

Какую бы природу шаровая молния не имела, но факт поражения людей остается фактом. Для того чтобы обезопасить себя, каждому человеку необходимо знать хотя бы минимум информации об этом явлении.

Что делать, если вы её встретили?

Начнем с того, что поведение шаровой молнии абсолютно непредсказуемо. Думаете, шаровая молния может появиться только в грозу? Спешу вас разочаровать, встречались случаи, когда светящийся шар появлялся из ниоткуда прямо посреди теплого солнечного дня. Также стоит развеять миф притяжения шаровых молний к местам с высоким магнитным полем. Это далеко не так, шаровая молния появлялась буквально посреди чистого поля, без намека на линии электропередач или что-либо другое.

В природе также встречались случаи, когда шаровые молнии, можно сказать, привязывались к определенному месту или человеку и давали о себе знать довольно часто. При этом такие молнии делились на два типа: причиняющие вред человеку и безопасные для него.

Конечно же, при появлении какого-либо загадочного явления, кроме серьезных исследований возникает масса «околонаучных» теорий и догадок. К такой из них относится предположение о том, что шаровые молнии способны мыслить. Да, да, Вы не ослышались, именно мыслить. Так считают, ученые, которые утверждают, что молнии, являются, в некотором роде, шпионами на нашей планете. Они тщательно собирают информацию о нашей планете и ее обитателях. Решайте сами, верить этим гипотезам или нет.

Как же поступить при столкновении с шаровой молнией? Первое правило: ни за что нельзя поддаваться панике и совершать резких движений, потому что молнии восприимчивы к колебаниям воздуха, создаваемым нами при движении. Постарайтесь аккуратно обойти ее стороной. Если она попала к Вам в квартиру, аккуратно откройте форточку, существует большая вероятность, что она вылетит в нее. И, естественно, никак не пытайтесь контактировать с шаровой молнией, потрогать ее через какой-то предмет или бросить что-то.

Существует шаровая молния или нет? Хоть по сей день ученые так и не смогли разгадать настоящей природой этого явления, но возможн,о свидетельств очевидцев и многочисленных фактов все-таки хватит, чтобы ответить на данный вопрос.

Что такое линейная и шаровая молния

В Киеве зафиксировали 9 температурных рекордов

12 марта в столице Украины среднесуточная температура воздуха составила +9,2 градусов, что на 0,4°С больше исторического максимума.

На выходных прояснится, но похолодает

В эти выходные, 14 и 15 марта, по Украине ожидается переменная облачность, практически везде, кроме западных областей, пройдут кратковременные дожди.

В Мьянме найден череп самого маленького динозавра на планете

Специалисты считают, что уникальной находке не менее 99 млн лет.

Что такое линейная, шаровая и другие виды молний?

Разряды атмосферного электричества при грозах могут происходить внутри грозовых облаков, между облаками и между облаком и землей. Во всех случаях разряд возникает между различно заряженными очагами атмосферного электричества в виде мгновенно пробегающей между ними молнии. Чаще других наблюдается линейная молния .

Она имеет форму ломаной или зигзагообразной ярко светящейся линии, представляющей собой путь электронов, движущихся со скоростью около 3 4 ∙104 км/с. Наблюдатель видит линейную молнию ничтожную долю секунды — время, необходимое для того, чтобы электрический разряд прошел путь от одного очага к другому, составляющий обычно несколько километров.

Шаровая молния существенно отличается от обычной линейной и других видов молний, притом не только своей формой, напоминающей круглый светящийся мячик диаметром от 3 до 20 см, но и природой, условиями возникновения и существования. Явление это наблюдается при сильных грозах, как правило, после многократных разрядов с обычными молниями и выпадения дождя, то есть оно носит вторичный характер, является следствием ранее осуществившихся грозовых разрядов. Продолжительность существования шаровой молнии — от нескольких секунд до минуты, скорость ее движения незначительна, она может быть несколько секунд даже неподвижной.

Светится шаровая молния не очень ярко, примерно как небольшая электрическая лампочка, цвет ее может быть от неяркого красного или оранжевого до белого. Иногда она искрит и вращается. Может проникать через небольшие отверстия или щели, то есть пластична. Исчезает или бесследно, как бы растворяясь в окружающем воздухе, или взрываясь. Температура внутри шаровой молнии оценивается в зависимости от ее состояния (характеризуемого яркостью свечения и цветом) от 800 до 1300 К. Плотность вещества шаровой молнии, по всей видимости, близка к плотности воздуха.

По последним воззрениям, шаровая молния представляет собой сгусток плазмы, то есть ионизированного газа, состоящего из смеси ионов газов воздуха и молекул воды, формирующих сложные комплексы, так называемые кластеры. Взаимодействуя между собою, последние создают поверхностное натяжение, способное придать сгустку плазмы, или «грозовому веществу», шаровидную форму. В зависимости от условий отвода тепла шаровая молния может или разогреваться с последующим взрывом, или постепенно остывать, распадаться и бесшумно исчезать.

Существуют и другие гипотезы о природе шаровой молнии, в том числе химическая, электромагнитная и т. д. Их положения в меньшей степени соответствуют объективным данным наблюдений за этим интересным и сравнительно редким явлением, которое до сих пор не имеет исчерпывающего и общепризнанного объяснения, хотя изучением его природы ученые занимаются с 1838 года, когда французский физик Араго впервые описал явление шаровой молнии.

Разветвленная молния, напоминающая крону дерева без листьев, по своей природе — та же линейная молния, с той только разницей, что разряд происходит не по одному, а по целой системе каналов. Чечеточная молния отличается от линейной наличием ряда утолщений на канале разряда; это яркие светящиеся узелки, или «ракеты» (иногда такую молнию называют ракетной). Плоская молния — бесшумное беловатое свечение части грозового облака; оно длится доли секунды.

П.Д Астапенко, «Вопросы о погоде», Ленинград Гидрометеоиздат, 1986

Шаровая молния

Физик Александр Костинский о шаровой молнии, гипотезах ее существования и моделировании этого явления в лаборатории

Шаровая молния // wikimedia.org

Шаровая молния как трудно изучаемое и потому загадочное явление стало популярным в массовой культуре. Есть даже фильм о Джеймсе Бонде с таким названием. Но ученым, которые решаются исследовать это явление, необходимо быть очень осторожными, чтобы принимать во внимание только действительно достоверные данные. Недавно было опубликовано первое полноценное научное наблюдение шаровой молнии, но и оно вызывает вопросы.

Что называют шаровой молнией

Шаровой молнией очевидцы сразу же называют любое шаровое светящееся и движущееся явление в воздухе. Это может быть событие, которое увидели люди после удара молнии в высоковольтную линию или в дерево. Так же называют объект, который появился в комнате, вылетев из дымохода, или возник с шипением из розетки.

Исследователи, которые собирали информацию об этом явлении, опирались на довольно ненадежный источник — сообщения очевидцев. Свидетели явления говорят, что размеры шаровой молнии от пяти сантиметров до метра. Свечение длится от долей секунды до нескольких секунд и даже десятков секунд. При контакте с шаровой молнией люди часто испытывали сильный удар током, вплоть до смертельного. Некоторые наблюдатели говорили о шипении шаровой молнии, о том, что она представляла собой клубок светящихся каналов голубого цвета, но в крупных шаровых молниях были и красные цвета. Шаровая молния «проходит» сквозь стекла и ее даже как будто бы видели внутри самолетов.

Шаровую молнию чаще всего видят после удара обычной молнии. Но разряд молнии вблизи выглядит как очень яркая вспышка света. Поэтому в начале XX века были ученые, которые считали, что шаровая молния — это не физическое явление, а артефакт, засветка глаза (если посмотреть на яркую лампу-вспышку при фотографировании или стробоскоп на дискотеке, то на несколько секунд останется ощущение движущегося светового пятна в глазах, причем независимо от того, закрыты или открыты глаза).

В чем главная проблема шаровой молнии

Огромный интерес к шаровой молнии вызван не тем, что она имеет форму шара, а тем, что до сих пор непонятна природа ее большого времени жизни. Вообще в природе, если у вас нет выделенного направления, многие явления принимают форму шара, например капли при падении. Нет серьезных проблем создавать сколько угодно времени с помощью слаботочных электрических дуг шаровое плазменное образование между двумя электродами. То же самое касается шарового плазменного образования в свободном пространстве, поддерживаемого пучком электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (при большой изобретательности его можно создать даже в СВЧ-печке, что когда-то и сделали японские ученые). В этих явлениях к плазме разрядов подводится электромагнитная энергия извне, и проблем с поддержанием такой плазмы нет.

Но большинство исследователей и особенно «любителей» исходит из того, что к шаровой молнии не подводится внешняя энергия. Плазма — это газ, в котором много свободных электронов, и потому плазма обладает высокой проводимостью, через нее течет значительный ток, как по проводу с большим сопротивлением. Если перестать подводить к плазме энергию, то за несколько миллионных долей секунды электроны исчезнут, ток прекратится, плазма потухнет. А если это так, то надо объяснить, почему шаровая молния, если это плазменное образование, живет так долго.

Есть много удивительных оптических и электрических атмосферных явлений. Например, огни святого Эльма, которые «в ночь перед бурею на мачте горят», как в песне Булата Окуджавы. Для большинства из них нашли убедительные физические объяснения. Ученым понятно, как можно изучать даже такое нечастое явление, как обычную линейную молнию: каждую секунду на Земле происходят около ста разрядов. Грозовое облако формируется постепенно, и место, откуда возникнут разряды молнии, можно с неплохой точностью предсказать по изменению электрического поля на Земле и движению гидрометеоров (капель, ледышек, снежинок, снежной крупы и так далее) в грозовой ячейке, где накапливается основной электрический заряд. В это место можно направить объективы различных физических приборов.

Часто во время грозы молнии стартуют с высоких зданий и телевизионных вышек (больше двухсот метров), на кончики которых также можно поставить приборы. Кроме того, ученые уже шестьдесят лет как научились вызывать молнию из грозового облака «на себя», то есть создавать так называемые триггерные молнии. Несмотря на это, многие ключевые проблемы обычной молнии по-прежнему мало изучены, что уж тут говорить про шаровую молнию. Так как непонятна ее природа, то и непонятно, где ее ожидать, вооружившись приборами.

Основные гипотезы

В начале ХХ века была гипотеза, в которой предполагалось, что из-за большого расстояния, с которого обычно наблюдается шаровая молния, мы не видим, как от облака к ней тянется тонкий плазменный канал — благодаря его току поддерживается существование шаровой молнии. Сейчас ученые достаточно много знают о токе обычной молнии и установили, что разряд длится максимум секунду, при этом он будет состоять из многих отдельных ярких ударов с большим током, между которыми существуют перерывы, во время которых ток на землю практически прекращается. А были зафиксированы шаровые молнии со временем жизни десять секунд и более, при этом никаких сильных ударов молнии через них не наблюдалось, иначе свидетели подобных событий просто получили бы электрические поражения такой силы, что не смогли бы потом рассказать о своих впечатлениях.

Также ученые хорошо знают по наземным и самолетным наблюдениям размер накопленных в облаке зарядов, и там их тоже не так много, чтобы обеспечить долгую жизнь плазменных образований. Получается, пока невозможно объяснить поддержание жизни шаровой молнии при помощи известных проявлений природного атмосферного электричества. Поэтому появилось множество экзотических объяснений природы шаровых молний, в том числе от ученых, заболевших этим явлением, из других областей физики, которые не очень разбираются в атмосферном электричестве и в своих гипотезах не учитывают весь накопленный наблюдательный материал.

Например, Петр Леонидович Капица, академик и нобелевский лауреат, предположил, что шаровая молния поддерживается пучком микроволнового излучения, как в СВЧ-печке, а само СВЧ-излучение идет от молнии. Но при изучении молнии не удалось обнаружить сколько-нибудь серьезных потоков СВЧ-излучения. СВЧ-излучение легко измеряется на больших расстояниях, так как его используют для обнаружения самолетов, ракет, измерения скорости автомобилей.

Некоторые ученые, занимавшиеся ядерной физикой, предположили, что у шаровой молнии есть ядерный источник энергии. Но ядерные процессы — это чудовищная энергия, которая не может порождаться молнией. Кроме того, она создает радиоактивность, которую также несложно измерить. В местах, где наблюдалась шаровая молния, несколько раз пытались измерить радиоактивность, но она не превышала естественный фон.

Если шаровая молния — физическое явление, то из нескольких тысяч надежных наблюдений можно вывести ее основные свойства. Поэтому ученому, который претендует на объяснение механизма шаровой молнии, необходимо не только предложить какой-то новый необычный источник внутренней энергии, поддерживающей шаровую молнию, но и объяснить в рамках данной гипотезы другие установленные свойства шаровой молнии. Почти никто из представляющих альтернативные гипотезы этого не делают, поэтому их идеи повисают в воздухе.

Мартин Юман, один из самых известных современных специалистов по изучению молний, вместе с коллегами инициировал триггерную молнию, запуская в облако ракету с заземленным проводом, получая мощный разряд между электродами специальной формы, но создать шаровую молнию и им не удалось.

Важное, но спорное свидетельство

В 2012 году китайские ученые снимали линейную молнию на спектрограф и скоростную камеру и зафиксировали некоторое шаровое явление, появившееся в момент удара обычной линейной молнии в землю. Это очень важное свидетельство. Их результаты опубликовали в самом престижном журнале по физике — Physical Review Letters, и редакторы оставили в названии термин «шаровая молния», что говорит о признании серьезными физиками возможности существования данного явления. Статья называлась «Наблюдения оптических и спектральных характеристик шаровой молнии» (Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning, PRL 112, 035001 (2014) DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.035001).