Авторы считают, что ничего удивительного нет в том, что ШМ может обжечь, нанести травму, различной степени тяжести, сделать воронку в мягком грунте. ШМ имеет твёрдое ядро, и высокотемпературный плазменный слой, а также интенсивное истечение заряда, которое тоже может обжигать. В тоже время, в зависимости от состояния электрического, магнитного окружающих полей, а так же величины остаточного заряда может и не делать ни каких разрушений. Наличие тепла, можно и не ощущать – всё зависит от расстояния. Это можно сравнить с костром – рядом тепло, в дали – только свет от костра. При этом температура костра та же самая, что и у плазменного слоя ШМ ~(5 000 –10 000) 0С
Широко известным примером опасности, связанной с шаровой молнией, стала смерть профессора Рихмана в Петербурге в 1752 г. Эта трагедия обсуждалась многими исследователями.
Рихман, известный в свое время ученый, проводил во время грозы эксперименты с помощью устройства, «притягивающего» молнию в лабораторию. Сообщалось, что после разряда молнии через прибор в лаборатории появилась шаровая молния, которая, двигаясь по воздуху, коснулась головы Рихмана, что и привело к его смерти.
Судя по описанию, Рихман, вероятнее всего, пострадал от прямого разряда линейной молнии, разряд которой, прошёл через устройства, «притягивающего» молнию в лабораторию. Ввиду того, что сильный разряд был вблизи наблюдателей, яркое зрительное послесвечение, было воспринято, как шаровая молния.
Время жизни [1]. Согласно имеющимся сообщениям, шаровая молния «живет» чаще всего 1-2 с. Такое или меньшее время жизни отмечалось в 80% изученных сообщений. Незначительная доля сообщений указывает на более длительные времена жизни, достигающие целых минут. Эти большие продолжительности чаще всего относятся к неподвижному голубому или бело-голубому шару, который идентифицируется с огнем св. Эльма.
Один из авторов наблюдал неподвижную ШМ, сравнительно больших размеров, в течение более одной минут. Под описание огня св. Эльма наблюдаемый объект не подходил.
Распад [1]. Наблюдалось два типа распадов шаровой молнии. Один из них – тихий распад, сопровождающийся уменьшением яркости и диаметра молнии. Второй, называемый взрывом, связан с громким и сильным звуком. Некоторые наблюдатели сообщают о том, что перед взрывным распадом происходит внезапное изменение цвета. Другие, наблюдавшие взрыв шаровой молнии, отмечают, что даже в тех случаях, когда взрывной распад происходит вблизи легко разрушающихся предметов, никаких повреждений не замечалось. Это говорит о том, что такой распад является скорее схлопыванием, а не настоящим взрывом.
Небольшое число наблюдателей отмечает наличие после взрыва некоторого остаточного явления в виде дыма или тумана, дегтя или копоти (появляющихся в месте соприкосновения шаровой молнии с предметом или на траектории ее движения).
Сравнительная редкость сообщений об остаточных явлениях связана, видимо, с недостаточно внимательным изучением места события.
Противоречий в описаниях распада нет. Взрываясь вблизи каких либо предметов, ШМ не формирует осколков, а силы ударной волны хватает только на громкий звук.
Связь с молнией [1]. Появление шаровой молнии связывается, как правило, с обычными разрядами молний во время гроз, торнадо (смерчей), землетрясений и других необычных явлений природы. Эти наблюдения служат основой гипотезы, согласно которой шаровая молния связана с разрядом обычной молнии и представляет собой некоторое электрическое явление. Такая связь подтверждается сообщениями, в которых описывается появление шаровой молнии одновременно с произошедшим поблизости разрядом обычной молнии, сразу после него или непосредственно перед ним. Около 90% сообщений связано с наблюдением шаровой молнии во время грозы. Сообщалось также о появлении шаровой молнии во многих других необычных условиях, например на море в штормовую погоду, но без обычной молнии; кроме того, свечение и шаровые молнии отмечались во время землетрясений и снежных бурь.
ШМ и линейная молния черпают энергию из одного и того же источника. Их взаимосвязь очень тесная.
Основная проблема многочисленных теорий – это источник энергии шаровой молнии, а именно вопрос о том, является ли он внешним или внутренним. Поскольку было замечено, что при соприкосновении шаровой молнии с проводниками не происходит ее мгновенного исчезновения, предположение о внешнем источнике энергии было поставлено под сомнение. Тот факт, что шаровая молния наблюдалась внутри замкнутых металлических объемов, представляет собой более серьезную проблему, поскольку это не совместимо с предположением о внешнем источнике энергии.
И в этом нет никакого противоречия. Источник находится внутри (электрический заряд), и в то же время имеется внешний источник (окружающая атмосфера, электрические, магнитные, тепловые поля).
Плотность энергии
Значительный интерес для исследователей, изучающих свойства и пути образования шаровой молнии, представляет вопрос о ее энергосодержании и плотности энергии. Знание величины энергии шаровой молнии необходимо также для теоретического описания самого явления и анализа механизмов ее образования и существования. Любая модель шаровой молнии должна включать такой источник энергии, который обеспечивал бы поддержание наблюдаемых характеристик этого явления.
Ряд наблюдателей, однако, указывали, что шаровая молния обладала видимой структурой. Например, в работе [337] приведено подробное описание нескольких зон шаровой молнии с явно различной плотностью. Предполагалось наличие внутренних движений шаровой молнии [583], а также заметное изменение плотности вдоль радиуса молнии [590].
Поскольку нам нужно определить плотность энергии для целей сравнения, моделирования и теоретического описания явления шаровой молнии, будем исходить из однородного распределения. В этом случае плотность энергии определяется соотношением
Случай 1. Довольно известный случай, позволивший произвести расчет энергии шаровой молнии, был описан Моррисом [1256] и проанализирован Гудлетом [770]. Наблюдавшаяся шаровая молния размером с апельсин и имевшая красный цвет, двигаясь сверху вниз, ударилась о дом, перерезала телефонный провод, обожгла оконную раму и затем очутилась в баке с водой объемом около четырех галлонов (18 л). Вода закипела и оставалась слишком горячей для рук в течение примерно 20 мин, что свидетельствовало о значительном выделении тепла. Не было обнаружено никакого осадка при осмотре воды после ее охлаждения. тепла (1 кал =4,19 Дж). Поэтому количество переданного молнией воде тепла должно составить по меньшей мере 3•106 Дж.
Как отметил Бойс во время дискуссии, развернувшейся после опубликования статьи [770], диаметр шара, эквивалентного по размеру большому апельсину, составляет примерно 10 см.
Полученное значение лишь немного возрастет, если учесть потери воды на испарение. На испарение затратилось дополнительно 538,7 кал/см3 (или 2257,1 Дж/см3).
Поскольку данные [1256] относятся к немногим, позволяющим произвести оценку запасенной в шаровой молнии энергии, было выполнено еще несколько расчетов. Так, в [770] получено значение 3,8•106 Дж; предполагалось, что испарение воды отсутствовало и начальная температура воды равна 10 С, а конечная 60 С. С учетом испарения примерно 4 фунтов воды (1 фунт =454 см3) в [770] получена энергия 1•107 Дж. Соответствующая плотность энергии, выводимая из (4.2) при диаметре молнии 10 см, равна
Расчёт энергии, запасённой ядром ШМ таких размеров, проведённый по модели, разработанной авторами, хорошо согласуется с выше приведёнными цифрами.
Температура [1]. Температура шаровой молнии может быть выведена из ее наблюдаемых свойств. Видимый цвет излучения шаровой молнии можно связать с излучательными характеристиками абсолютно черного тела.
Шаровая молния желтого цвета с λ = 5800 А будет характеризоваться температурой 5000 К, голубого цвета с λ = 4700 А – температурой 6200 К, белого цвета – температурой 10000 К и выше. Если обратиться к тем наблюдениям шаровой молнии, в которых отмечался голубой или бело-голубой цвет ядра молнии, окруженного пылающим нимбом, то необходимо признать, что температура шара может меняться вдоль радиуса.
Авторы согласны с температурными характеристиками приведенными выше.
Список литературы
Дж. Барри. Шаровая молния и четочная молния. Пер. с англ., Мир, М., 1983