Шаровая молния. Гипотеза о механизме.

on 02 July 2018.

Когда-то Петр Капица сказал такую фразу: «Если бы мне довелось прожить вторую жизнь, то я посвятил бы ее исследованию шаровой молнии».

Такие люди не ошибаются в оценке значимости проблемы (задачи, явления). Что-то очень интересное и великое откроется нам, когда мы решим ее.

Включится  в поиск, поучаствовать в разгадке механизма шаровой молнии - это достойное применение сил.

Мое мнение – шаровая молния представляет собой огромный заряд, находящейся на некотором теле-затравке.

Электрической емкостью (по определению) обладают все проводники. Это способность накапливать электрические заряды, она определяется геометрическими размерами проводника, его формой и электрическими свойствами окружающей среды (её диэлектрической проницаемостью) и не зависит от материала проводника

И вдруг - нате вам: создают ионисторы, конденсаторы, у которых обкладки выполнены из активированного угля, и емкость увеличивается в миллион раз по сравнению с самыми продвинутыми конденсаторами (электролитическими).

Электрической емкостью обладает не только проводники, но и все тела. Емкость зависит от материала вещества!

История изучения электричества начиналась с янтаря. Натирая его о ткань, получали заряды, которые притягивали к себе мелкие  обрывки пергамента, волосы, пыль. То есть диэлектрик хранил заряды! Это тоже электрическая емкость! Причем лучшая, чем проводник! Метр пленки ПЭТФ накапливает заряд больший, чем шар генератора Ван дер Граафа при максимальном напряжении (миллионы Вольт)!

С точки зрения заряда можно объяснить все эффекты, которые сопровождают появление  и эволюцию шаровой молнии.

Связь с электрическим зарядом прослеживается практически в каждом появлении шаровой молнии. До грозы, во время грозы, после грозы. И в спокойную погоду, когда электрическая напряженность воздуха велика. То есть когда возникают значительные потенциалы на поверхности земли. Причем, ведь отнюдь не всегда при образовании потенциалов возникают обычные молнии (например, по причине плохой проводимости воздуха), но шаровые молнии в таком случае могут возникнуть. Что и отмечается.

Поражение электрическим током, которое иногда! (именно иногда!), отмечается при касании Ш.М. говорит о том, что она несет заряд. Часто касание к человеку не дает прохождения тока (нет хорошего контакта с землей, путь большого сопротивления току)- тогда наблюдается только ожог!

Есть места, где шаровые молнии образуются чаще, чем в других местах. Они там образуются чуть ли не регулярно: достаточно совпадений нескольких условий, и на выходе наблюдается шаровая молния. Перед грозой, после грозы, во время грозы… Но не под дождем! В пещере, в комнате, под навесом. Заряд закорачивается, замыкается, уносится дождем! Влияют геологические особенности.  Состав почвы. Рельеф местности. Растительность. Там стоит «машина» по производству. 

Самшитовый уголь при растирании на воздухе вспыхивает! Когда измерили, сколько объемов различных газов может поглотить один объем угля, то получили поразительные цифры: 90 объемов аммиака, 55 объемов сернистого газа и всего 9 объемов кислорода. (Отмечалось некоторыми наблюдателями, что молния пахнет серой!). Причем при адсорбции одного моля вещества выделяется энергия несколько тысяч Джоулей!

Вокруг заряженной затравки атмосферные газы поляризуются и притягиваются в область максимального поля. Образуется облако уплотненного газа, подушка, оболочка. И эта оболочка препятствует касанию предметов. Кроме того, она самопроизвольнр нагревается! Это та же самая адсорбция, но теперь на отдельном заряде.

Но! Заряд на затравке поляризует окружающие предметы, на ближайших поверхностях начинают скапливаться заряды противоположных знаков. Эти электрические поля влияют на траекторию движения Ш.М. Непредсказуемость траектории подчеркивается всеми очевидцами.

Огни св. Эльма. Предположим мы увидели такой огонь и отпилили часть мачты с ним. Что произойдет? Он погаснет, потому что не будет подпитки. Но скорость движения электронов в изоляторе (дерево) в миллионы раз меньше, чем в проводнике. Поэтому еще долгое время этот отпиленный кусок будет светиться в руках матроса.

Если затравкой служил непрочный материал, то шаровая молния может распасться, разделиться на несколько частей. Но большие молнии должны жить дольше. Оболочка адсорбированного поляризованного газа препятствует разряду молнии на воздух, экранирует воздействие электрического поля. Два малых объекта имеют площадь поверхности большую, чем один большой.

Приписав молнии реально наблюдаемую ежесекундно выделяемую энергию в 100 -200 Ватт, и время жизни (наиболее часто наблюдаемое) 20 секунд, получаем общую энергию всего в 2000- 4000 Джоулей! При адсорбции одного моля газа выделяется энергия значительно большая.

Механизмы возникновения заряда.

1.                     Кремниевый кристалл при сдавливании. На концах образуются заряды противоположных знаков. Если разорвать кристалл надвое, то каждая часть будет иметь заряд одного знака.

2.                     Случайно образованный конденсатор (ионисторного типа). Например, угольные слои, разделенные слоями диэлектрика (например, слюды). Сейчас графеновые конденсаторы и 1000 Фарад уже не предел. При ничтожных напряжениях (единицы Вольт) они способны накапливать заряды в тысячи Кулон. Если затем разнести принудительно обкладки, то эти заряды станут затравкой, зародышем шаровой молнии.

3.                     При движении проводящего тела в магнитном поле на концах тела возникает разница потенциалов (закон электромагнитной индукции). Если затем разделить тело на две части, несущие противоположные заряды, то можно также получить затравку для шаровой молнии.

4. Медленное "созревание" шаровой молнии. При прохождении тока через диэлектрик скорость носителей чрезвычайно мала (микроны в секунду). Большие потенциалы на почве и в воздухе могут наблюдаться часами и сутками. Электроны медленно дрейфуют от катода к аноду, заполняя диэлектрик. В какой-то момент времени электронов становится так много, что их совокупный заряд начинает взаимодействовать с окружающими предметами. Диэлектрик-затравка (сухой лист, уголек, кора, кокон, цветок, гриб, дохлый паук) срывается со своего места и начинает дрейфовать под действием как потоков воздуха, так и электрических сил. Причем для "созревания" шаровой молнии не нужно очень уж высокое напряжение. Необходимо длительно время воздействия, необходимо протекание тока (ничтожного!) через затравку. То есть накопление заряда.