Шаровая молния представляет собой одно из самых загадочных атмосферных явлений. Она выглядит как светящийся сферический объект, чаще всего возникающий во время грозы. Её поведение необычно: она может неподвижно висеть или медленно перемещаться на небольшой высоте над землёй, а иногда завершает своё существование внезапным взрывом. Несмотря на столетия наблюдений, учёные до сих пор не пришли к единому мнению о физической природе этого феномена, что делает его главной неразгаданной загадкой атмосферного электричества.
Существует ли она на самом деле?
Доктор физико-математических наук Михаил Шматов отмечает, что электрические явления в атмосфере изучены далеко не полностью, и шаровая молния — яркий тому пример. Долгое время в научной среде велись споры о её реальности. Например, популярное наблюдение китайских учёных в 2012 году, обнаруживших в спектре молнии следы железа, кремния и кальция, многими воспринималось как окончательное доказательство. Однако, как поясняет Шматов, эти данные, скорее всего, отражали последствия удара обычной линейной молнии в линию электропередачи и грунт, а не состав самой шаровой молнии.
Существуют и альтернативные точки зрения, согласно которым явление может быть оптической иллюзией, вызванной воздействием магнитных полей или яркой вспышкой света. Иногда за шаровую молнию можно принять даже светящихся птиц, испачканных фосфоресцирующим веществом. Тем не менее, учёный уверен: шаровая молния — реальный объект, о чём свидетельствуют многочисленные сообщения о материальных разрушениях, которые она вызывает.
Из чего состоит и как устроена?
Единой теории, объясняющей состав и строение шаровой молнии, не существует. Михаил Шматов придерживается модели, согласно которой её ядро состоит из плазмы — полностью или почти полностью ионизированных атомов воздуха (фактически их ядер) и электронов. В рамках этой модели электроны и ионы осциллируют (колеблются) относительно друг друга, что и обеспечивает долгую жизнь и энергетику объекта. Эта концепция позволяет объяснить ключевые параметры шаровой молнии, в отличие от многих других гипотез.
Справка: Полная ионизация атома означает потерю всех электронов, так что остаётся только его ядро.
Почему её так сложно изучать?
Основная проблема в исследовании шаровой молнии — отсутствие масштабных и хорошо финансируемых программ. Интерес к ней волнообразен: например, активные исследования в США в 1960-х годах были связаны с военными задачами. Сегодня же прикладная ценность явления неочевидна, что отпугивает инвесторов.
Шматов, однако, видит в этом фундаментальный вызов для всей физики плазмы. Если мы не можем объяснить столь давно известное природное явление, связанное с плазмой, то вряд ли можем утверждать, что полностью понимаем эту область науки. Это ставит под вопрос и уверенность в успехе таких грандиозных проектов, как управляемый термоядерный синтез.
Можно ли создать её искусственно?
Попытки воссоздать шаровую молнию в лаборатории пока не увенчались убедительным успехом. Учёный считает, что для таких экспериментов больше подходят полигонные условия, где можно имитировать гигантские электрические потенциалы грозового облака (сотни миллионов вольт). Подобные опыты с использованием ракет, инициирующих молнии, проводились в США, но они чрезвычайно дороги и опасны. Теоретически можно воспроизвести условия для естественного возникновения шаровой молнии и ждать, но это также сопряжено с рисками и высокой стоимостью.
Насколько она редка и где встречается?
Вопреки мнению нобелевского лауреата Петра Капицы о редкости явления, данные опросов, например, среди сотрудников NASA в 1963 году, показывают, что количество людей, видевших шаровую молнию, сопоставимо с числом тех, кто наблюдал близкий удар обычной молнии. Просто шаровая молния менее заметна: её свечение слабее, а радиус обнаружения мал. Во время грозы люди часто находятся в укрытиях, что также снижает вероятность наблюдения.
Интересно, что пилоты видят шаровые молнии гораздо чаще. Исследования показывают, что в облаках это явление встречается примерно в сто раз чаще, чем у поверхности земли. Шаровые молнии наблюдали на разных высотах: от уровня пола в помещении до нескольких километров. Нередко они движутся или зависают на фиксированной высоте (около 1-1.5 метра), что является нетривиальным фактом, учитывая баланс сил тяжести и Архимеда.
Сколько живет и какую опасность представляет?
Время жизни шаровой молнии — один из самых хорошо регистрируемых параметров. Обычно оно составляет от нескольких секунд до нескольких минут, хотя есть единичные сообщения о наблюдениях длительностью до 15 минут. Важно отличать её от других свечений, например, огней Святого Эльма, которые могут возникать на насекомых или предметах в сильном электрическом поле.
Главная опасность шаровой молнии — её непредсказуемость. Она может взрываться, вызывать пожары, плавить материалы (описан случай плавления 440 кг грунта в Хабаровске) и выводить из строя электронику. Особую тревогу вызывает её потенциальная радиационная опасность. Существуют исторические свидетельства (например, случай в Венесуэле в 1886 году) и современные исследования, указывающие на то, что шаровая молния может быть источником рентгеновского и гамма-излучения, способного нанести серьёзный вред здоровью, вплоть до лучевой болезни.
Известны даже случаи наблюдения целых групп шаровых молний, как в облаках, так и на земле. Жёсткое излучение генерируют и некоторые обычные молнии (по разным оценкам, от 0.01% до 1%), что также представляет опасность.
Как вести себя при встрече?
Универсальных правил безопасности не существует, но общая рекомендация схожа с поведением при встрече с опасным животным: не делать резких движений, чтобы не привлечь объект, и медленно отступать. Совет «не шевелиться вообще» может быть опасен из-за риска радиационного облучения. В целом, следует придерживаться тех же мер предосторожности, что и во время обычной грозы: избегать открытых пространств и не прятаться под отдельно стоящими деревьями.
Изучение шаровой молнии продолжается, и, несмотря на все сложности, накоплен огромный массив наблюдательных данных. Как отмечает Михаил Шматов, для глубокого понимания этого феномена необходимы скоординированные междисциплинарные исследования, которые, возможно, прольют свет не только на природу самой шаровой молнии, но и на фундаментальные законы физики плазмы.
Обратите внимание: Саргассово море, или же море-загадка....
#шароваямолния
#молния
#наука
#загадки планеты
#загадки природы
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Шаровая молния - главная загадка атмосферного электричества.