Файл: Сингер, С. Природа шаровой молнии.pdf

5.Свидетельства высокой температуры

6.Движение. В этот пункт включаются сведения

о скорости, пройденном пути, вращении и на­ правлении перемещения (с учетом ветра)

7.Запах

8.Звук

9.Выбрасывание искр или молний из шара

10.Обстоятельства исчезновения шара (со взры­ вом или бесшумно)

11.Следы, оставленные шаром. Ожоги, поврежде­ ния и т. д.

12.Изменения внешнего вида шара; изменения размеров или цвета

13.Время суток

14.Появление во время грозы

15.Связь со вспышками линейной молнии

Ванкетах нередко содержались дополнительные во­ просы, которые в приведенном перечне опущены. Некото­ рые исследователи считают, что на образование или пове­ дение шаровой молнии влияют топографические особен­ ности той местности, где она появилась [420, 453]. Другие считают существенными интенсивность испускаемого мол­ нией света и его распределение по поверхности шара, а также четкость или смазанность границ [65, 420]. Особый интерес вызывают сведения о магнитных или электриче­ ских эффектах шаровой молнии [65, 321]. Более новые обзоры наблюдений шаровой молнии составлялись из ответов на анкеты, приспособленные для статистической обработки, в том числе с применением вычислительных машин [321, 420]. Этот метод более удобен п надежен, не­ жели простое изложение очевидцами всех тех свойств, которые они заметили. Однако следует принимать во внимание и состав самой анкеты. В двух обзорах, осно­

ванных на прямых ответах на вопросы анкеты, оказал­ ся обойденным вопрос о направлении движения шаро­ вой молнии по отношению в ветру. Между тем неко­ торые исследователи считают эту проблему одной из главных причин отсутствия полноценной модели шаровой молнии.

Сводки Бранда [65], Мак-Налли [321] и Рейла [420] содержат сведения более чем о 800 наблюдениях, кото-

теми, которые публиковались после 1919 г. (самый позд­ ний случай, учтенный Брэндом), дают богатый материал о свойствах шаровой молнии. Обзор Бранда включает 215 сообщений о шаровой молнии, выбранных из 600 с лишним; они охватывают достаточно большую геогра­ фическую область (главным образом в Европе) пример­

ено за столетие, предшествовавшее публикации. Два ^более поздних обзора опирались на наблюдения, собран­ ные двумя научными центрами. Надежность этих сооб­

лись как двигавшиеся по воздуху все время или хотя бы частично. Таким образом, остальные случаи, составляю­ щие большинство, вообще не относились к свободно дви­ гавшимся в воздухе светящимся массам, а потому их нельзя определять как шаровые молнии в общепринятом

свойства шаровой молнии рассматриваются в порядке

лось, как правило, о более крупных размерах. Очевид­ но, оценка размеров зависела от расстояния до объекта, которое в свою очередь определялось лишь приблизи­ тельно. Бранд пришел к выводу, что средний диаметр шаров, для которых были получены надежные оценки, составляет около 20 см. Диаметр большей части молний, которые, согласно Бранду, наблюдались с близкого расстояния, может быть, даже не превышает 15 см. В 156 наблюдениях, собранных Нориндером [361], чаще всего указывается диаметр 25 см, а в 400 сообщениях, собранных Барри [36],— 30 см, что в общем согласуется

о

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 ІЗО Диаметр, см

Р H с. 19. Диаметры шаровоіі молнии.

с результатами сводки Мак-Наллп [321]. Реііл [420] дает несколько'больший средний диаметр — примерно 35 см.

Распределение диаметров шаровой молнии по мате­ риалам четырех основных обзоров показано на рис. 19. Для каждой из четырех групп даны сглаженные кри­ вые. В каждом обзоре были выведены средние значения и указаны числа случаев в выбранных интервалах зна­ чений диаметров. Однако эти интервалы во всех обзорах выбраны по-разному; их величина соответствует рас­ стояниям между отметками на каждой кривой рис. 19. По двум последним обзорам можно сделать вывод, что функция распределения (относительное число появлений шаровых молний, диаметр которых не превышает неко­ торого определенного значения) экспоненциально приб­ лижается к единице с ростом диаметра [321, 420]. Это мо­ жет служить основой для предположения о взаимосвязи этих характеристик с другими параметрами, описывающи-

,ми грозу, которые также имеют логарифмическую функ­ цию распределения, например: напряженность электри­ ческого поля в атмосфере, а также заряд, ток п скорость нарастания тока при разрядах молнии.

несколько овальных или яйцевидных образований. В пос­ ледних наблюдениях все чаще упоминается тор: в обзо­ ре Мак-Налли сообщается о ^62^ светящихся кольцеоб­ разных формах. В отдельных случаях отмечаются иные

.формы: миндалевидные, сердцевидные, стержиевпдные и грушевидные. В нескольких сообщениях о пламевндных образованиях указывалось на неправильную фор­ му молнии. В ряде случаев были замечены ореолы или короны, исходящие из самой массы [88, 259, 424].

Из цветов молнии в пяти основных обзорах, в кото­ рых отмечался этот параметр [36, 65, 164, 321, 420], чаще всего упоминаются красный и оранжевый. У Бранда и Галли красный цвет указывался несравненно чаще всех остальных, этот же цвет наиболее частый и у Мак-Налли, однако, согласно Рейлу, оранжевая окраска отмечалась чаще, чем красная. Красный или красно-желтый цвет указывается в 60% случаев, рассмотренных Барри. Не­ редко сообщалось также о желтом, белом, голубом и бело-голубом (по порядку уменьшающейся частоты ука­ заний) — всего в 200 с лишним случаях. Хотя в других обзорах упоминается о значительном числе голубых ша­ ров, Барри в своих исследованиях обнаружил, что голу­

молнию (36]. Однако он включил лиловый и фиолетовый цвета как характерные для шаровой молнии продолго­ ватой формы. Зеленый цвет отмечается относительно редко; имеются также упоминания о необычных черных сферах, которые не излучают света [164, 310]. Наблюда­ лись также многоцветность и смеси цветов.

Подавляющее большинство наблюдений шаровой молнии показывает, что время жизни ее составляет ча­ ще всего от 1 до 5 с. Довольно значительное число мол­ ний исчезает менее чем за 1 с, а случаи существования, превышающие 5 с, встречаются заметно реже. Некото­ рые шаровые молнии существовали около 1 мни, и пме-

100 Глава 7

ются отдельные сообщения о 9 мин [230, 258] и 15 мии [65]. При оценке времени жизни шаровой молнии обычно возникают следующие трудности: появление или исчез­ новение шара остается незамеченным из-за его движе­ ния, а к тому же оценка времени очевидцами, внезапно столкнувшимися с необычным явлением, может быть лишь весьма приблизительной. Длительные времена жизни',, достигающие минуты, в обзоре Барри оказались харак­ терными для неподвижных голубых или бело-голубых сфер, а потому он пришел к выводу, что на самом делв эти явления были огнями св. Эльма [36].

Во многих сообщениях специально отмечалось, что шаровая молния не выделяет тепла, как следовало бы ожидать от тела, испускающего интенсивный свет. Об этом свойстве, которое привлекает внимание только при наблюдении молнии с близких расстояний, сообща­ ется в подавляющем большинстве случаев. Кроме при­ водившихся выше примеров, только в четырех сообще­ ниях из обзора Рейла (в котором перечислено 55 случа­ ев, когда светящиеся шары наблюдались с расстояния менее 15 м), указывается на ощущение тепла. Барри высказал предположение, что светящиеся сферы, не излу­ чающие тепла, были отождествлены с шаровой молнией неправильно и скорее всего были огнями св. Эльма. При этом он, по-видимому, исходит из того, что электри­ ческий разряд (или сходное с ним явление) всегда свя­ зан с высокой температурой. Однако в гл. 5 (стр. 68— 69) приведены примеры случаев, при которых такая ошибочная классификация невероятна, но какие-либо тепловые явления все же отсутствуют. С другой стороны,

Бранд пришел к выводу, что обычно тепловые эф­ фекты не наблюдаются у молнии, свободно парящей в воздухе, тогда как шары, прикасающиеся к проводникам (или к человеческому телу), действительно обжигают. Кроме того, высокие температуры могут быть связаны только с шарами белого и бело-голубого цвета [321]. Тем­ пературу яркой желто-белой шаровой молнии, о которой сообщал в 1967 г. советский наблюдатель, хорошо зна-

в пробах газа из следа, оставленного молнией. Согласно имеющимся данным, это отношение уменьшается с рос- 'том температуры дуговых разрядов в воздухе. Обычно 'оно бывает меньше единицы и при температурах 2000— 4000 К составляет примерно 0,9: 1. Самое низкое отно­ шение, обнаруженное в пробах газов, близко к 0,8 : 1, что указывает на температуру несколько выше 4000 К.

[35]. Но если считать, что светящиеся сферы — это шаро­ образное негорячее пламя, возникающее при низких концентрациях горючих газов в воздухе, то для них можно предположить и гораздо более низкую темпера­ туру—порядка 200—300° С [35, 36, 280, 354]. Столь вы­ сокая температура, как 14 000 К, оцененная для шара, который наблюдатель сравнил с плазменным разрядом, не согласуется с отношением озона и двуокиси азота, измеренным в том же случае. Для других проб газа были обнаружены еще более низкие отношения, вплоть до 2,45 : 1. Кроме того, можно отметить, что очевидец совер­ шенно не упоминает об ощущении тепла, хотя шар, не­ сомненно, прошел очень близко от него — может быть, не далее 2 м.

Мнение Бранда об относительно большей энергии, за­ ключенной в бело-голубой шаровой молнии, противоречит одному из наиболее часто упоминаемых наблюдений, послужившему основой для оценки энергии шаровой мол­ нии. В этом случае, описанном выше, маленький крас­ ный шар упал с неба во время грозы [345] и попал в чан с водой, которая кипела в продолжение нескольких ми­ нут. При обследовании выяснилось, что в чане было око­ ло 13,6 л воды, которая через 20 мин после падения шара была еще настолько горяча, что наблюдатель не мог опустить в нее руку. Энергия этого шара, оцененная

В предположении, что 1,8 л воды испарилось, общая оцен­ ка составила 11000 кВт-с. Эта величина (40% которой определяется предположением о количестве испарившей­ ся воды) точно совпадает с неверной оценкой [512], полу­

1967 г., когда были взяты пробы газа вдоль пути шаровой молнии, дает другую оценку энергии [128]. Концентрация двуокиси азота в различных пробах составляет от 34,7 до 1645 мкг/м3 , ее концентрация при дуговом разряде в воздухе описывается соотношением

[N02 ] = 6,8£,

где концентрация в мкг/м3 прямо пропорциональна плот­ ности энергии разряда Е в Дж/м3 . Наибольшая концен­ трация двуокиси азота, которая, согласно сообщению, была создана этой молнией, соответствует выходу энер­ гии в атмосферу 240 Дж/м3 .

Движению шаровой молнии (хотя оно в разных слу­ чаях оказывалось крайне разнообразным) придавалось большое значение для определения природы этого явле­ ния. Например, различались два типа шаровой молнии — светящиеся шары, которые падают на землю из туч, п шары, которые движутся вблизи поверхности земли и об­ разуются после удара молнии в почву или в какое-либо строение [213]. Две аналогичные группы выявляются и при анализе обзора Рейла [420]. Наблюдавшиеся виды движения включают прямой спуск от облаков иа землю (часто почти вертикальное падение), горизонтальный по­ лет вблизи земли по ветру, а иногда против ветра [94, 125, 203, 259], колебания вверх и вниз, отскоки от земли. В об­ зоре Рейла в 54% случаев наблюдался преимущественно горизонтальный полет, а в 19% замечено вертикальное движение. Еще в 19% случаев наблюдались более слож­ ные траектории. В некоторых случаях шар катился по земле, причем иногда выбирая влажные участки почвы [23, 168, 295, 369, 371, 384, 398, 453, 469, 522].