Файл: Сингер, С. Природа шаровой молнии.pdf

рни, выдвинутые «электриками», не были связаны с электричеством. Мушенброк предположил [352], что ша­ ровая молния представляет собой сгусток воспламенив­ шихся газов.

Фарадеп отметил [147], что скорость перемещения и

связь шаровой молнии с обычными молниями или атмос­ ферным электричеством «более чем сомнительна». С дру­ гой стороны, образование вращающегося красного огнен­ ного шарика во время одного из экспериментов с лейден­

знаем теперь, являются твердыми телами, раскаляющи­ мися до свечения при быстром полете сквозь атмо­ сферу. Огненный шар в лейденской банке разорвался с громким шумом, и в ее стеике образовалась дыра с ровными краями. После этого чувствовался сильный за­

ему не советовали заниматься работами в этой области, поскольку ее исчерпывающим образом исследовал Франклин.

Работа Араго, совершенно в духе нынешних обзоров, включала общее описание характерных свойств шаровой молнии, содержала более двадцати сообщений о наблю­ дении шаровой молнии (в более поздних изданиях Ара­ го добавил еще несколько примеров, отобранных из боль­ шого числа дополнительных сообщений, которые он по­ лучил после того, как стало известно, что он занимается этим явлением), а также предположение о возможном сходстве этих огненных шаров. Он перечислил некоторые из сложных проблем, на которые наука того времени еще не дала ответов, и попытался выяснить вопрос, существу­ ет ли шаровая молния действительно или это просто опти­ ческая иллюзия. Его уверенность в реальном существо-^ ванпи шаровой молнии, а также его теория о том, что

она частично состоит из вещества, образующегося при разряде обычной молнии, будут рассмотрены ниже, в главах, посвященных этим вопросам. В книге о грозах, опубликованной через 5 лет после появления работы Араго, Гаррис [200] выдвинул предположение, что шаровая молния представляет собой электрический кистевой разряд. Но как бы то ни было, именно после статьи Араго вопрос о шаровой молнии вошел в крут научных проблем.

Глава 3

СВОЙСТВА РАЗРЯДА МОЛНИИ И ПРОТЕКАЮЩИЕ В НЕМ ПРОЦЕССЫ

Во многих сообщениях о шаровой молнии указывает­ ся на ее тесную связь с разрядами обычной молнии во время грозы. Хотя в ранних теориях шаровая молния не

скими явлениями, вскоре породила идею, что эти различ­ ные формы молнии находятся в тесной связи. Так, шаро­ вую молнию считали стационарной молнией [240], а обык­ новенную молнию — траекторией быстро движущейся шаровой молнии [348, 494].

Упоминания Аристотеля о медленно движущихся «грозовых стрелах» в отличие от быстро движущихся, а также Лукреция о молниевых вихрях, возможно, означают, что они считали обе молнии различными формами одной и той же природной субстанции, а не просто разными явлениями при грозах. Теории шаро­ вой молнии, выдвигавшиеся в различные эпохи, постоян­ но связывали это явление с обычной молнией, с важней­ шими процессами, происходящими в пей. Поэтому будет уместным рассмотреть здесь хорошо известные формы линейной молнии.

Грозовой разряд — этот непрерывно обновляющийся дар Прометея, принесшего человеку огонь — происходит, когда колоссальная разность потенциалов, накапливаю­ щаяся при разделении зарядов в облаке, внезапно по­ рождает электрический ток, уничтожающий эту разность потенциалов. Яркий свет молнии излучается каналом, по которому проходит ток, отчетливо выделяя эту область из окружающей атмосферы (рис. 2).

цессов. После образования канала молнии по нему не­ редко могут пройти три, а иногда и более сорока им­ пульсов. Суммарная продолжительность вспышки состав­ ляет примерно 0,25 с с интервалом между импульсами в 10—100 мс. Вспышки молний, состоящие из многократ­ ных разрядов, могут длиться от 40 мс до 0,27 с [253]. В каналах, сохраняющих достаточную проводимость, ток может возрастать без повторения лидерного процесса, и возникает длительное свечение, связанное с непрерыв­ но текущим током. С помощью фотометра свечение ионов азота N2 еще удалось наблюдать в течение 0,8 с после вспышки молнии.

В излучении разряда имеется полоса около 3914 Â (В2 ÜU+—K\2 Hg+), находящаяся в ультрафиолетовой, не­ видимой области спектра. Наибольшая интенсивность превышала фон неба примерно на 50 Релей (5-Ю7 фо­ тон/см2 • с). Однако это долго существующее излучение приписывается молекулярному и резонансному рассея­ нию света молнии с длиной волны 3914 À, а не свету от самой вспышки.

При вспышке обычной зигзагообразной молнии канал

зование канала с достаточной проводимостью для после­ дующих мощных электрических импульсов. Путь молнии от облака до земли нередко достигает 5 км длины. Ко­ гда лидер заканчивает формирование канала, от земли вверх со скоростью до 1010 см/с внезапно устремляется мощный импульс тока, создающий яркую световую вспышку, которую мы и видим. В небольшом по дли-

* В действительности лидер — это не поток электронов, а отно­ сительно высоко проводящая токовая нить, окруженная слабо све­ тящимися стримерами, на фронте которых протекают процессы иони­ зации.— Прим. ред.

тельности обратном, пли главном, разряде (100—115 мк/с) переносится ограниченный заряд, несмотря на высокие значения максимальных токов [365]. В итоге лидер может перенести вдвое больший заряд, чем обратный разряд. Каждый из них может перенести до 20 І\л [534]. Напря­ жение пробоя, вызывающее небольшие искры в воздухе, содержащем водяные капли, оценивается в 106 В/м, по естественный процесс в облаке, включающий развитие лидера и образование разрядного канала, может проте­ кать и при более низких градиентах электрического поля.