Шаровые молнии где. Как появляется шаровая молния — интересные и удивительные факты

Случай из жизни Николая II : Последний российский император в присутствии своего деда Александра II наблюдал явление, которое он назвал «огненным шаром». Он вспоминал: «Когда мои родители были в отъезде, мы с дедушкой совершали обряд всенощного бдения в Александрийской церкви. Была сильная гроза; казалось, что молнии, следующие одна за другой, готовы сотрясти церковь и весь мир прямо до основания. Вдруг стало совсем темно, когда порыв ветра распахнул врата церкви и потушил свечи перед иконостасом. Раздался гром сильнее обычного, и я увидел, как в окно влетел огненный шар. Шар (это была молния) покружился на полу, пролетел мимо канделябра и вылетел через дверь в парк. Моё сердце замерло от страха и я взглянул на дедушку – но его лицо было совершенно спокойно. Он перекрестился с таким же спокойствием, как и тогда, когда молния пролетала мимо нас. Тогда я подумал, что испугаться, как я – это неподобающе и немужественно. После того, как шар вылетел, я снова взглянул на дедушку. Он слегка улыбнулся и кивнул мне. Страх мой исчез и я больше никогда не боялся грозы». Случай из жизни Алистера Кроули : Известный британский оккультист Алистер Кроули говорил о явлении, которое он называл «электричеством в форме шара» и которое он наблюдал в 1916 г. во время грозы на озере Паскони в Нью-Гэмпшире. Он укрылся в небольшом загородном доме, когда «в безмолвном изумлении заметил, что на расстоянии шести дюймов от правого колена остановился ослепительный шар электрического огня трёх-шести дюймов в диаметре. Я смотрел на него, а он вдруг взорвался с резким звуком, который невозможно было спутать с тем, что буйствовало снаружи: шумом грозы, стуком града или потоками воды и треском дерева. Моя рука была ближе всего к шару и она почувствовала лишь слабый удар». Случай в Индии: 30 апреля 1877 г. шаровая молния влетела в центральный храм Амристара (Индия) Хармандир Сахиб. Явление наблюдало несколько человек, пока шар не покинул помещение через переднюю дверь. Этот случай запечатлён на воротах Даршани Деоди. Случай в Колорадо: 22 ноября 1894 г. в городе Голден, штат Колорадо (США), появилась шаровая молния, которая просуществовала неожиданно долго. Как сообщала газета «Голден Глоб»: «В ночь на понедельник в городе можно было наблюдать красивое и странное явление. Поднялся сильный ветер и воздух, казалось, был наполнен электричеством. Те, кто той ночью оказался рядом со школой, могли наблюдать, как огненные шары летали друг за другом в течение получаса. В этом здании находятся электрические динамо-машины, возможно, лучшего завода во всём штате. Вероятно, в минувший понедельник к динамо-машинам прибыла делегация прямо из облаков. Определённо, этот визит удался на славу, равно как и та неистовая игра, которую они вместе затеяли». Случай в Австралии: В июле 1907 г. на западном побережье Австралии в маяк на мысе Кабо-Натуралист ударила шаровая молния. Смотритель маяка Патрик Бэйрд лишился сознания, а явление описала его дочь Этель. Шаровые молнии на подводных лодках: Во время Второй мировой войны подводники многократно и последовательно сообщали о маленьких шаровых молниях, возникающих в замкнутом пространстве подводной лодки. Они появлялись при включении, выключении или неверном включении батареи аккумуляторов, либо в случае отключения или неверного подключения высокоиндуктивных электромоторов. Попытки воспроизвести явление, используя запасную батарею подводной лодки, оканчивались неудачами и взрывом. Случай в Швеции: В 1944 г. 6 августа в шведском городе Уппсала шаровая молния прошла сквозь закрытое окно, оставив за собой круглую дырку около 5 см в диаметре. Явление наблюдали не только местные жители – сработала система слежения за разрядами молнии Уппсальского университета, созданная на отделении изучения электричества и молнии. Случай на Дунае: В 1954 г. физик Тар Домокош наблюдал молнию в сильную грозу. Он описал увиденное достаточно подробно. «Это произошло на острове Маргарет на Дунае. Было где-то 25–27°С, небо быстро затянуло облаками и началась сильная гроза. Поблизости не было ничего, где можно было бы укрыться, рядом находился только одинокий куст, который гнуло ветром к земле. Вдруг приблизительно в 50 метрах от меня в землю ударила молния. Это был очень яркий канал 25–30 см в диаметре, он был точно перпендикулярен поверхности земли. Где-то две секунды было темно, а затем на высоте 1,2 м появился красивый шар диаметром 30–40 см. Он появился на расстоянии в 2,5 м от места удара молнии, так что это место удара было прямо посередине между шаром и кустом. Шар сверкал подобно маленькому солнцу и вращался против часовой стрелки. Ось вращения была параллельна земле и перпендикулярна линии „куст – место удара – шар“. У шара было также один-два красных завитка, но не такие яркие, они исчезли спустя доли секунды (~0,3 с). Сам шар медленно двигался по горизонтали по той же линии от куста. Его цвета были чёткими, а сама яркость – постоянной на всей поверхности. Вращения больше не было, движение происходило на неизменной высоте и с постоянной скоростью. Изменения в размерах я больше не заметил. Прошло ещё примерно три секунды – шар резко исчез, причём совершенно беззвучно, хотя из-за шума грозы я мог и не расслышать». Случай в Казани: В 2008 г. в Казани шаровая молния залетела в окно троллейбуса. Кондуктор с помощью машинки для проверки билетов отбросила её в конец салона, где не было пассажиров, и через несколько секунд произошёл взрыв. В салоне находилось 20 человек, никто не пострадал. Троллейбус вышел из строя, машинка для проверки билетов нагрелась, побелела, но осталась в рабочем состоянии.

Впервые научное описание шаровой молнии дал в книге «Гром и молния» французский физик Франсуа Араго в начале XIX века. Это первая книга о молнии, электрическую природу которой открыли за полвека до этого. В книге Араго были описаны два десятка случаев наблюдения шаровой молнии. Ее свойства до сих пор сложно определить, потому что описания в основном принадлежали людям, которые не были учеными, и делались обычно не по горячим следам.

Шаровая молния как трудно изучаемое и потому загадочное явление стало популярным в массовой культуре. Есть даже фильм о Джеймсе Бонде с таким названием. Но ученым, которые решаются исследовать это явление, необходимо быть очень осторожными, чтобы принимать во внимание только действительно достоверные данные. Недавно было опубликовано первое полноценное научное наблюдение шаровой молнии, но и оно вызывает вопросы.

Что называют шаровой молнией

Шаровой молнией очевидцы сразу же называют любое шаровое светящееся и движущееся явление в воздухе. Это может быть событие, которое увидели люди после удара молнии в высоковольтную линию или в дерево. Так же называют объект, который появился в комнате, вылетев из дымохода, или возник с шипением из розетки.

Исследователи, которые собирали информацию об этом явлении, опирались на довольно ненадежный источник - сообщения очевидцев. Свидетели явления говорят, что размеры шаровой молнии от пяти сантиметров до метра. Свечение длится от долей секунды до нескольких секунд и даже десятков секунд. При контакте с шаровой молнией люди часто испытывали сильный удар током, вплоть до смертельного. Некоторые наблюдатели говорили о шипении шаровой молнии, о том, что она представляла собой клубок светящихся каналов голубого цвета, но в крупных шаровых молниях были и красные цвета. Шаровая молния «проходит» сквозь стекла и ее даже как будто бы видели внутри самолетов.

Шаровую молнию чаще всего видят после удара обычной молнии. Но разряд молнии вблизи выглядит как очень яркая вспышка света. Поэтому в начале XX века были ученые, которые считали, что шаровая молния - это не физическое явление, а артефакт, засветка глаза (если посмотреть на яркую лампу-вспышку при фотографировании или стробоскоп на дискотеке, то на несколько секунд останется ощущение движущегося светового пятна в глазах, причем независимо от того, закрыты или открыты глаза).

Шаровая молния

// wikimedia.org

В чем главная проблема шаровой молнии

Огромный интерес к шаровой молнии вызван не тем, что она имеет форму шара, а тем, что до сих пор непонятна природа ее большого времени жизни. Вообще в природе, если у вас нет выделенного направления, многие явления принимают форму шара, например капли при падении. Нет серьезных проблем создавать сколько угодно времени с помощью слаботочных электрических дуг шаровое плазменное образование между двумя электродами. То же самое касается шарового плазменного образования в свободном пространстве, поддерживаемого пучком электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (при большой изобретательности его можно создать даже в СВЧ-печке, что когда-то и сделали японские ученые). В этих явлениях к плазме разрядов подводится электромагнитная энергия извне, и проблем с поддержанием такой плазмы нет.

Но большинство исследователей и особенно «любителей» исходит из того, что к шаровой молнии не подводится внешняя энергия. Плазма - это газ, в котором много свободных электронов, и потому плазма обладает высокой проводимостью, через нее течет значительный ток, как по проводу с большим сопротивлением. Если перестать подводить к плазме энергию, то за несколько миллионных долей секунды электроны исчезнут, ток прекратится, плазма потухнет. А если это так, то надо объяснить, почему шаровая молния, если это плазменное образование, живет так долго.

Есть много удивительных оптических и электрических атмосферных явлений. Например, огни святого Эльма, которые «в ночь перед бурею на мачте горят», как в песне Булата Окуджавы. Для большинства из них нашли убедительные физические объяснения. Ученым понятно, как можно изучать даже такое нечастое явление, как обычную линейную молнию: каждую секунду на Земле происходят около ста разрядов. Грозовое облако формируется постепенно, и место, откуда возникнут разряды молнии, можно с неплохой точностью предсказать по изменению электрического поля на Земле и движению гидрометеоров (капель, ледышек, снежинок, снежной крупы и так далее) в грозовой ячейке, где накапливается основной электрический заряд. В это место можно направить объективы различных физических приборов.

Огни святого Эльма

// wikipedia.org

Часто во время грозы молнии стартуют с высоких зданий и телевизионных вышек (больше двухсот метров), на кончики которых также можно поставить приборы. Кроме того, ученые уже шестьдесят лет как научились вызывать молнию из грозового облака «на себя», то есть создавать так называемые триггерные молнии. Несмотря на это, многие ключевые проблемы обычной молнии по-прежнему мало изучены, что уж тут говорить про шаровую молнию. Так как непонятна ее природа, то и непонятно, где ее ожидать, вооружившись приборами.

Основные гипотезы

В начале ХХ века была гипотеза, в которой предполагалось, что из-за большого расстояния, с которого обычно наблюдается шаровая молния, мы не видим, как от облака к ней тянется тонкий плазменный канал - благодаря его току поддерживается существование шаровой молнии. Сейчас ученые достаточно много знают о токе обычной молнии и установили, что разряд длится максимум секунду, при этом он будет состоять из многих отдельных ярких ударов с большим током, между которыми существуют перерывы, во время которых ток на землю практически прекращается. А были зафиксированы шаровые молнии со временем жизни десять секунд и более, при этом никаких сильных ударов молнии через них не наблюдалось, иначе свидетели подобных событий просто получили бы электрические поражения такой силы, что не смогли бы потом рассказать о своих впечатлениях.

Также ученые хорошо знают по наземным и самолетным наблюдениям размер накопленных в облаке зарядов, и там их тоже не так много, чтобы обеспечить долгую жизнь плазменных образований. Получается, пока невозможно объяснить поддержание жизни шаровой молнии при помощи известных проявлений природного атмосферного электричества. Поэтому появилось множество экзотических объяснений природы шаровых молний, в том числе от ученых, заболевших этим явлением, из других областей физики, которые не очень разбираются в атмосферном электричестве и в своих гипотезах не учитывают весь накопленный наблюдательный материал.

Например, Петр Леонидович Капица, академик и нобелевский лауреат, предположил, что шаровая молния поддерживается пучком микроволнового излучения, как в СВЧ-печке, а само СВЧ-излучение идет от молнии. Но при изучении молнии не удалось обнаружить сколько-нибудь серьезных потоков СВЧ-излучения. СВЧ-излучение легко измеряется на больших расстояниях, так как его используют для обнаружения самолетов, ракет, измерения скорости автомобилей.

Некоторые ученые, занимавшиеся ядерной физикой, предположили, что у шаровой молнии есть ядерный источник энергии. Но ядерные процессы - это чудовищная энергия, которая не может порождаться молнией. Кроме того, она создает радиоактивность, которую также несложно измерить. В местах, где наблюдалась шаровая молния, несколько раз пытались измерить радиоактивность, но она не превышала естественный фон.

Если шаровая молния - физическое явление, то из нескольких тысяч надежных наблюдений можно вывести ее основные свойства. Поэтому ученому, который претендует на объяснение механизма шаровой молнии, необходимо не только предложить какой-то новый необычный источник внутренней энергии, поддерживающей шаровую молнию, но и объяснить в рамках данной гипотезы другие установленные свойства шаровой молнии. Почти никто из представляющих альтернативные гипотезы этого не делают, поэтому их идеи повисают в воздухе.

Мартин Юман, один из самых известных современных специалистов по изучению молний, вместе с коллегами инициировал триггерную молнию, запуская в облако ракету с заземленным проводом, получая мощный разряд между электродами специальной формы, но создать шаровую молнию и им не удалось.

Важное, но спорное свидетельство

В 2012 году китайские ученые снимали линейную молнию на спектрограф и скоростную камеру и зафиксировали некоторое шаровое явление, появившееся в момент удара обычной линейной молнии в землю. Это очень важное свидетельство. Их результаты опубликовали в самом престижном журнале по физике - Physical Review Letters , и редакторы оставили в названии термин «шаровая молния», что говорит о признании серьезными физиками возможности существования данного явления. Статья называлась «Наблюдения оптических и спектральных характеристик шаровой молнии» (Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning , PRL 112, 035001 (2014) DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.035001).

Спектр шаровой молнии, вызванной ударом молнии в почву

// wikipedia.org

Запись, на которой видно шаровое свечение, длится полторы секунды, что очень много. Появилось светящееся образование из канала линейной молнии непосредственно около поверхности земли. По их измерениям размеры шарового образования были вначале более десяти метров, а через целую секунду более пяти метров, и это очень много для шаровой молнии.

Светилась шаровая молния целую секунду почти равномерно, что совершенно невозможно без притока внешней энергии. Удалось зафиксировать спектральные линии, связанные с материалом почвы, куда ударила линейная молния, и снять спектр «шаровой молнии» (кремний, железо, кальций). Причем все время записи спектральные линии присутствовали, а это значит, что столько же времени существовала плазма, поддерживающая это свечение. Никаким горением такой спектр объяснить нельзя. Цвет шаровой молнии изменялся от фиолетового к красному. Двигалось светящееся образование со скоростью около девяти метров в секунду.

Хотелось бы поздравить китайских коллег с замечательным успехом, но в самой их работе есть довольно странный график колебаний светимости «шаровой молнии» с периодом около 100 Гц все время яркого свечения, что пропорционально промышленной частоте линий электропередачи (50 Гц). Авторы честно пишут, что в двадцати метрах от места, где ударила линейная молния и появилось это плазменное образование, находится высоковольтная линия электропередачи (ЛЭП) напряжением 35 кВ.

Двадцать метров - это не очень большое расстояние, и его по влажной земле может пройти канал молнии, достигнув опоры ЛЭП и повредив ее. В результате ток с ЛЭП может соединиться с местом контакта канала молнии с землей, где и существовала «шаровая молния». Получается, и в этом эксперименте нельзя исключить, что плазменное образование, называемое авторами шаровой молнией, не является полностью природным явлением, а, возможно, снабжается энергией тока, идущего от пробитой молнией ЛЭП. Тогда понятно, почему же плазма жила так долго: она питалась промышленной электроэнергией.

Жаль, что авторы не написали в статье, связались ли они с электроэнергетиками, которые должны были зафиксировать пробой ЛЭП, если он был. В любом случае это важное свидетельство в пользу плазменной природы если не самой «шаровой молнии», то шаровых плазменных явлений, которые может порождать линейная молния при ударе в высоковольтные ЛЭП или рядом с ними.

Химическая гипотеза

В настоящее время наиболее непротиворечивой является гипотеза о химической природе источника энергии шаровой молнии. Химические реакции могут протекать относительно долго, пока не исчерпаются химические вещества, участвующие в реакциях. Например, таким процессом может быть специфическая форма шарового горения (удавалось создать шаровые формы воспламенений горючих газов в лабораторных условиях, которые не взрывались и существовали секунды, перемещаясь по лабораторной камере).

Предположим, молния ударяет в район болот, где довольно часто наблюдаются испарения и скопления горючих газов вроде метана. Из-за высокой температуры во время удара молнии этот газ загорается и дальше горит, напоминая конфорку газовой плиты, у которой сняли крышку. Ведь так газ может гореть часами, если есть приток газа изнутри болота.

Но если считать шаровую молнию формой горения, то как объяснить ее электрические проявления вплоть до поражений людей и животных при контакте с шаровой молнией? Также очень сложно реализовать в природе движение горящего шара, подобное описанным наблюдателями. Обычно газы взрываются или быстро сгорают. Поэтому и химическая гипотеза не может объяснить многие важные свойства шаровой молнии, но она снимает проблему времени жизни, существующую в плазменной гипотезе.

Преимущество химической гипотезы в том, что не нужно привлекать совсем уж экзотические представления вроде «получения энергии из вакуума» или «холодного термояда». Но надежному китайскому эксперименту, описанному выше, данная гипотеза не соответствует, так как никаких болот там не было, а спектр горения коренным образом отличается от спектра, записанного китайцами. Впрочем, и китайскому эксперименту доверять до конца нельзя.

Моделирование шаровой молнии в лаборатории

Несколько групп в мире пытались смоделировать шаровую молнию в лаборатории. Есть исследователи, которые утверждают, что им удалось создать шаровую молнию при мощном разряде в парах воды. Они даже разместили фотографии в интернете. Но серьезных публикаций в рецензируемых научных журналах, подобных китайской, на эту тему так и не было - публикаций, где бы их опыты были подробно описаны, фиксировались современными приборами свойства плазмы, гарантировалось бы отсутствие подвода дополнительной энергии от внешних источников и так далее.

Эффект шаровой молнии, созданный разрядом высоковольтного конденсатора в резервуаре с водой

// wikimedia.org

Мало получить в лаборатории интересное долгоживущее шаровое светящееся явление - надо при этом привести серьезные аргументы в пользу того, что-то, что мы создали в лаборатории, имеет отношение к природному явлению, называемому шаровой молнией. Искра между шариками, проскакивающая в электрофорной машине, имеет, вопреки утверждениям школьных учителей, очень небольшое отношение к молнии. Она не может объяснить не только как рождается молния, но и как она пробивает промежуток облако - земля. То же самое касается создания в лаборатории долгоживущего шарового светящегося образования. Надо еще доказать, что эксперимент моделирует природное явление.

И все-таки шаровая молния по-прежнему бросает ученым серьезный вызов. Сегодня считается, что свидетельств существования шаровой молнии столько, что от них невозможно отмахнуться. Возможно, шаровая молния не просто явление, а сложная комбинация известных физических явлений, которую мы пока не можем отследить и расшифровать.

Шарова́я мо́лния - редкое природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование. Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено, также существуют научные теории, которые сводят феномен к галлюцинациям . Существует множество гипотез , объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные, явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остаётся открытым. По состоянию на начало XXI века , не было создано ни одной опытной установки, на которой это природное явление искусственно воспроизводилось бы в соответствии с описаниями очевидцев наблюдения шаровой молнии.

Широко распространено мнение, что шаровая молния - явление электрического происхождения, естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию , существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории.

Традиционно достоверность многих свидетельств очевидцев шаровой молнии остаётся под сомнением, в том числе:

сам факт наблюдения хоть какого-то явления;
факт наблюдения именно шаровой молнии, а не какого-то другого явления;
отдельные подробности явления, приводимые в свидетельстве очевидца.

Сомнения в достоверности многих свидетельств осложняют изучение явления, а также создают почву для появления разных спекулятивно-сенсационных материалов, якобы связанных с этим явлением.

По свидетельствам очевидцев, шаровая молния обычно появляется в грозовую , штормовую погоду; зачастую (но не обязательно) наряду с обычными молниями. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях - неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб) .

В связи с тем, что появление шаровой молнии как природного явления происходит редко, а попытки искусственно воспроизвести его в масштабах природного явления не удаются, основным материалом для изучения шаровых молний являются свидетельства неподготовленных к проведению наблюдений случайных очевидцев. В некоторых случаях очевидцы-современники произвели фото- и/или видеосъёмку явления. Но при этом низкое качество этих материалов не позволяет использовать их в научных целях.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Что Такое Шаровая Молния?

✪ Science show. Выпуск 21. Шаровая молния

✪ Шаровая молния / Спрайты, эльфы, джеты / Грозовые явления

✪ Шаровая молния - уникальная съемка

✪ ✅Ловим молнии воздушным змеем! Эксперименты с грозой

Субтитры

Явление и наука

Вплоть до 2010 года вопрос существования шаровых молний был принципиально опровержимым . Вследствие этого, а также под давлением наличия множества очевидцев, в научных изданиях было невозможно отрицать существование шаровых молний.

Так, в предисловии к бюллетеню Комиссии РАН по борьбе со лженаукой «В защиту науки», № 5, 2009 использовались формулировки:

Конечно, в шаровой молнии до сих пор много неясного: не желает она залетать в лаборатории ученых, оснащенные подобающими приборами .

Теория происхождения шаровой молнии, отвечающая критерию Поппера , была разработана в 2010 году австрийскими учёными Джозефом Пиром (Joseph Peer) и Александром Кендлем (Alexander Kendl) из Университета Инсбрука . Они опубликовали в научном журнале Physics Letters A предположение, что свидетельства о шаровых молниях можно понимать как проявление фосфенов - зрительных ощущений без воздействия на глаз света, то есть шаровые молнии являются галлюцинациями .

Их расчёты показывают, что магнитные поля определённых молний с повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны зрительной коры, которые и кажутся человеку шаровой молнией. Фосфены могут проявиться у людей, находящихся на расстоянии до 100 метров от удара молнии.

Данное приборное наблюдение, вероятно, означает, что гипотеза фосфенов не является исчерпывающей.

История наблюдений

Большой вклад в работу по наблюдению и описанию шаровой молнии внёс советский учёный И. П. Стаханов , который вместе с С. Л. Лопатниковым в журнале «Знание - сила » в 1970-х годах опубликовал статью о шаровых молниях. В конце этой статьи он приложил анкету и попросил очевидцев прислать ему свои подробные воспоминания этого явления. В результате он накопил обширную статистику - более тысячи случаев, что позволило ему обобщить некоторые свойства шаровой молнии и предложить свою теоретическую модель шаровой молнии.

Исторические свидетельства

Гроза в Уидеком-ин-те-Мур

21 октября 1638 года молния появилась во время грозы в церкви деревушки Уидеком-ин-те-Мур графства Девон в Англии. Очевидцы рассказывали, что в церковь влетел огромный огненный шар порядка двух с половиной метров в поперечнике. Он выбил из стен церкви несколько больших камней и деревянных балок. Затем шар, якобы, сломал скамейки, разбил много окон и наполнил помещение густым тёмным дымом с запахом серы. Потом он разделился пополам; первый шар вылетел наружу, разбив ещё одно окно, второй исчез где-то внутри церкви. В результате 4 человека погибло, 60 получили ранения. Явление объясняли «пришествием дьявола», или «адским пламенем» и обвинили во всём двух людей, которые осмелились играть в карты во время проповеди.

Случай на борту «Монтаг»

О внушительных размерах молнии сообщается со слов корабельного доктора Грегори в 1749 году. Адмирал Чемберс на борту «Монтаг» около полудня поднялся на палубу замерить координаты судна. Он заметил довольно большой голубой огненный шар на расстоянии около трёх миль. Незамедлительно был отдан приказ спустить топсели, но шар двигался очень быстро, и прежде чем удалось сменить курс, он взлетел практически вертикально и находясь не выше сорока-пятидесяти ярдов над оснасткой, исчез с мощным взрывом, который описывается, как одновременный залп тысячи орудий. Верхушка грот-мачты была уничтожена. Пятерых человек сбило с ног, один из них получил множество ушибов. Шар оставил после себя сильный запах серы; перед взрывом его величина достигала размеров мельничного жернова.

Смерть Георга Рихмана Случай с кораблём «Уоррен Хастингс»

Одно британское издание сообщало о том, что в 1809 году корабль «Уоррен Хастингс» во время шторма «атаковало три огненных шара». Команда видела, как один из них спустился и убил человека на палубе. Того, кто решил забрать тело, ударил второй шар; его сбило с ног, на теле остались лёгкие ожоги. Третий шар убил ещё одного человека. Команда отметила, что после происшествия над палубой стоял отвратительный запах серы.

Описание в книге Вильфрида де Фонвьюэля «Молния и свечение»

Книга французского автора сообщает о примерно 150 встречах с шарообразной молнией: «Судя по всему, шарообразные молнии сильно притягиваются металлическими предметами, поэтому они часто оказываются у балконных перил, водопроводных и газовых труб. Они не имеют определённой окраски, оттенок их может быть разный, например в Кётен в герцогстве Ангальт молния была зелёной. M. Колон, заместитель председателя Парижского Геологического Общества видел, как шар медленно спустился вдоль коры дерева. Коснувшись поверхности земли, он подпрыгнул и исчез без взрыва. 10 сентября 1845 года в долине Корреце молния влетела в кухню одного из домов деревни Саланьяк. Шар прокатился через всё помещение, не причиня никакого ущерба находящимся там людям. Добравшись до граничащего с кухней хлева, он неожиданно взорвался и убил случайно запертую там свинью. Животное не было знакомо с чудесами грома и молнии, поэтому осмелилось запахнуть самым непристойным и неподобающим образом. Двигаются молнии не очень быстро: некоторые даже видели, как они останавливаются, но от этого шары приносят не меньше разрушений. Молния, влетевшая в церковь города Штральзунд, при взрыве выбросила несколько маленьких шаров, которые тоже взрывались как артиллерийские снаряды.»

Ремарка в литературе 1864 года

В издании «A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar» 1864 года Эбенезер Кобэм Брюер рассуждает о «шарообразной молнии». В его описании молния предстаёт как медленно движущийся огненный шар из взрывоопасного газа, который иногда спускается к земле и движется вдоль её поверхности. Также отмечается, что шары могут делиться на шары меньшего размера и взрываться «подобно пушечному выстрелу».

Другие свидетельства

В серии детских книг писательницы Лауры Ингаллс Уайлдер есть отсылка к шаровой молнии. Хотя истории в книгах считаются вымышленными, автор настаивает на том, что они действительно происходили в её жизни. Согласно такому описанию, зимой во время метели у чугунной печи появилось три шара. Они возникли у печной трубы, затем покатились по полу и исчезли. При этом за ними гналась с метлой Каролина Ингаллс - мать писательницы.
30 апреля 1877 года шаровая молния влетела в центральный храм Амритсара (Индия) - Хармандир Сахиб. Явление наблюдало несколько человек, пока шар не покинул помещение через переднюю дверь. Этот случай запечатлён на воротах Даршани Деоди.
22 ноября 1894 года в городе Голден, штат Колорадо (США), появилась шаровая молния, которая просуществовала неожиданно долго. Как сообщала газета «Голден Глоб»: «В ночь на понедельник в городе можно было наблюдать красивое и странное явление. Поднялся сильный ветер и воздух, казалось, был наполнен электричеством. Те, кто той ночью оказался рядом со школой, могли наблюдать, как огненные шары летали друг за другом в течение получаса. В этом здании находятся электрические и динамо-машины производства, возможно, лучшего завода во всём штате. Вероятно, в минувший понедельник к узникам динамо-машин прибыла делегация прямо из облаков. Определённо, этот визит удался на славу, равно как и та неистовая игра, которую они вместе затеяли».
В июле 1907 года на западном побережье Австралии в маяк на мысе Кабо-Натуралист ударила шаровая молния. Смотритель маяка Патрик Бэйрд лишился сознания, а явление описала его дочь Этель.

Современные свидетельства

Подводники многократно и последовательно сообщали о маленьких шаровых молниях, возникающих в замкнутом пространстве подводной лодки. Они появлялись при включении, выключении, или неверном включении батареи аккумуляторов , либо в случае отключения, или неверного подключения высокоиндуктивных электромоторов. Попытки воспроизвести явление, используя запасную батарею подводной лодки, оканчивались неудачами и взрывом.

6 августа 1944 года в шведском городе Уппсала шаровая молния прошла сквозь закрытое окно, оставив за собой круглую дырку около 5 см в диаметре. Явление не только наблюдали местные жители, но и также сработала система слежения за разрядами молнии Уппсальского университета , которая находится на отделении изучения электричества и молнии.
В 1954 году физик Тар Домокош (Domokos Tar) наблюдал молнию в сильную грозу. Он описал увиденное достаточно подробно: «Это произошло тёплым летним днём на острове Маргарет на Дунае . Было где-то 25-27 градусов по Цельсию, небо быстро затянуло облаками, и приближалась сильная гроза. Вдалеке слышался гром. Поднялся ветер, начался дождь. Фронт грозы надвигался очень быстро. Поблизости не было ничего, где можно было бы укрыться, рядом только находился одинокий куст (высотой около 2 м), который гнуло ветром к земле. Влажность поднялась почти до 100 % из-за дождя. Вдруг прямо передо мной (приблизительно в 50 метрах) в землю ударила молния (на расстоянии в 2,5 м от куста). Такого грохота я никогда в своей жизни не слышал. Это был очень яркий канал 25-30 см в диаметре, он был точно перпендикулярен поверхности земли. Где-то две секунды было темно, а затем на высоте 1,2 м появился красивый шар диаметром 30-40 см. Он появился на расстоянии в 2,5 м от места удара молнии, так что это место удара было прямо посередине между шаром и кустом. Шар сверкал подобно маленькому солнцу и вращался против часовой стрелки. Ось вращения была параллельна земле и перпендикулярна линии „куст - место удара - шар“. У шара было также один-два красноватых завитка или хвостика, которые выходили направо назад (на север), но не такие яркие как сама сфера. Они влились в шар спустя доли секунды (~0,3 с). Сам шар медленно и с постоянной скоростью двигался по горизонтали по той же линии от куста. Его цвета были чёткими, а яркость - постоянной на всей поверхности. Вращения больше не было, движение происходило на неизменной высоте и с постоянной скоростью. Изменения в размерах я больше не заметил. Прошло ещё примерно три секунды - шар моментально исчез, причём совершенно беззвучно, хотя из-за шума грозы я мог и не расслышать». Сам автор предполагает, что разность температур внутри и вне канала обычной молнии с помощью порыва ветра сформировала некое вихревое кольцо , из которого потом образовалась наблюдаемая шаровая молния .
17 августа 1978 года группа из пяти советских альпинистов (Кавуненко, Башкиров , Зыбин, Копров, Коровкин) спускалась с вершины горы Трапеция и остановилась на ночлег на высоте 3900 метров. По свидетельству мастера спорта международного класса по альпинизму В. Кавуненко, в закрытой палатке появилась шаровая молния ярко-жёлтого цвета размером с теннисный мяч, которая продолжительное время хаотично перемещалась от тела к телу, издавая треск. Один из спортсменов, Олег Коровкин, погиб на месте от контакта молнии с областью солнечного сплетения , остальные смогли вызвать помощь и были доставлены в городскую больницу Пятигорска с большим количеством ожогов 4-й степени необъяснимого происхождения. Случай был описан Валентином Аккуратовым в статье «Встреча с огненным шаром» в январском выпуске журнала «Техника-Молодежи» за 1982 год.
В 2008 году в Казани шаровая молния залетела в окно троллейбуса . Кондуктор с помощью валидатора отбросила её в конец салона, где не было пассажиров и через несколько секунд произошёл взрыв. В салоне находилось 20 человек, никто не пострадал. Троллейбус вышел из строя, валидатор нагрелся и побелел, но остался в рабочем состоянии.
10 июля 2011 года в чешском городе Либерец шаровая молния появилась в диспетчерском здании городских аварийных служб. Шар с двухметровым хвостом подпрыгнул к потолку прямо из окна, упал на пол, снова подпрыгнул к потолку, пролетел 2-3 метра, а затем упал на пол и исчез. Это испугало сотрудников, которые почувствовали запах горелой проводки, и посчитали, что начался пожар. Все компьютеры зависли (но не сломались), коммуникационное оборудование выбыло из строя на ночь , пока его не починили. Кроме того, был уничтожен один монитор .
4 августа 2012 года шаровая молния напугала сельчанку в Пружанском районе Брестской области . Как рассказывает газета «Раённыя будні», шаровая молния влетела в дом во время грозы. Причем, как рассказала изданию хозяйка дома Надежда Владимировна Остапук, окна и двери в доме были закрыты и женщина так и не смогла понять, каким образом огненный шар проник в помещение. К счастью, женщина догадалась, что не стоит делать резких движений, и осталась просто сидеть на месте, наблюдая за молнией. Шаровая молния пролетела над её головой и разрядилась в электропроводку на стене. В результате необычного природного явления никто не пострадал, лишь была повреждена внутренняя отделка комнаты, сообщает издание.

Искусственное воспроизведение явления

Обзор подходов для искусственного воспроизведения

Поскольку в появлении шаровых молний прослеживается явная связь с другими проявлениями атмосферного электричества (например, обычной молнией), то большинство опытов проводилось по следующей схеме: создавался газовый разряд (о свечении газовых разрядов широко известно), и затем искались условия, когда светящийся разряд мог бы существовать в виде сферического тела. Но у исследователей возникают только кратковременные газовые разряды сферической формы, живущие максимум несколько секунд, что не соответствует свидетельствам очевидцев природной шаровой молнии. А. М. Хазен выдвинул идею генератора шаровых молний, состоящего из антенны передатчика СВЧ, длинного проводника и импульсного генератора высокого напряжения .

Список заявлений

Было сделано несколько заявлений о получении шаровой молнии в лабораториях, но в основном к этим заявлениям сложилось скептическое отношение в академической среде. Остаётся открытым вопрос: «Действительно ли наблюдаемые в лабораторных условиях явления тождественны природному явлению шаровой молнии»?

Попытки теоретического объяснения

В наш век, когда физики знают, что происходило в первые секунды существования Вселенной, и что творится в ещё не открытых чёрных дырах, все же приходится с удивлением признать, что основные стихии древности - воздух и вода - всё ещё остаются загадкой для нас.

Большинство теорий сходится на том, что причина образования любой шаровой молнии связана с прохождением газов через область с большой разностью электрических потенциалов, что вызывает ионизацию этих газов и их сжатие в виде шара [ ] .

Экспериментальная проверка существующих теорий затруднена. Даже если считать только предположения, опубликованные в серьёзных научных журналах, то количество теоретических моделей, которые с разной степенью успеха описывают явление и отвечают на эти вопросы, довольно велико.

Классификация теорий

По признаку места энергетического источника, поддерживающего существование шаровой молнии, теории можно разделить на два класса:
- предполагающие внешний источник;
- предполагающие нахождение источника внутри шаровой молнии.

Обзор существующих теорий

Гипотеза Курдюмова С. П. о существовании локализованных диссипативных структур в неравновесных средах: «…Самые простейшие проявления процессов локализации в нелинейных средах - вихри… Они имеют определенные размеры, время существования, могут самопроизвольно зарождаться при обтекании тел, возникать и исчезать в жидкостях и газах в режимах перемежаемости, близких к турбулентному состоянию. Примером могут служить солитоны, возникающие в различных нелинейных средах. Ещё сложнее (с точки зрения определенных математических подходов) - диссипативные структуры… на определенных участках среды может иметь место локализация процессов в виде солитонов, автоволн, диссипативных структур… важно выделить… локализацию процессов на среде в виде структур, имеющих определенную форму, архитектуру».
Гипотеза Капицы П. Л . о резонансной природе шаровой молнии во внешнем поле: между облаками и землёй возникает стоячая электромагнитная волна , и когда она достигает критической амплитуды , в каком-либо месте (чаще всего, ближе к земле) возникает пробой воздуха, образуется газовый разряд. В этом случае шаровая молния оказывается как бы «нанизана» на силовые линии стоячей волны и будет двигаться вдоль проводящих поверхностей. Стоячая волна тогда отвечает за энергетическую подпитку шаровой молнии. («… При достаточном напряжении электрического поля должны возникнуть условия для безэлектродного пробоя, который путём ионизационного резонансного поглощения плазмой должен развиться в светящийся шар с диаметром, равным примерно четверти длины волны» ).
Гипотеза Широносова В. Г.: предложена самосогласованная резонансная модель шаровой молнии на основе работ и гипотез: Курдюмова С. П. (о существовании локализованных диссипативных структур в неравновесных средах); Капицы П. Л. (о резонансной природе шаровой молнии во внешнем поле). Резонансная модель шаровой молнии П. Л. Капицы наиболее логично объяснив многое, не объяснила главного - причин возникновения и длительного существования интенсивных коротковолновых электромагнитных колебаний во время грозы. Согласно выдвинутой теории внутри шаровой молнии, помимо предполагаемых П. Л. Капицей коротковолновых электромагнитных колебаний, существуют дополнительные значительные магнитные поля в десятки мегаэрстед . В первом приближении, шаровую молнию можно рассматривать как самоустойчивую плазму - «удерживающую» саму себя в собственных резонансных переменных и постоянных магнитных полях. Резонансная самосогласованная модель шаровой молнии, позволила объяснить не только её многочисленные загадки и особенности качественно и количественно, но и в частности наметить путь экспериментального получения шаровой молнии и аналогичных самоустойчивых плазменных резонансных образований, управляемых электромагнитными полями. Любопытно заметить, что температура такой самоудерживающейся плазмы в понимании хаотического движения будет «близка» к нулю из-за строго упорядоченного синхронного движения заряженных частиц. Соответственно время жизни такой шаровой молнии (резонансной системы) велико и пропорционально её добротности.
Принципиально другая гипотеза Смирнова Б. М., занимавшегося проблемой шаровой молнии много лет. В его теории ядро шаровой молнии - это переплетённая ячеистая структура, нечто вроде аэрогеля , которая обеспечивает прочный каркас при малом весе. Только нити каркаса - это нити плазмы, а не твёрдого тела. И энергетический запас шаровой молнии целиком скрывается в огромной поверхностной энергии такой микропористой структуры. Термодинамические расчёты на основе этой модели, в принципе, не противоречат наблюдаемым данным.
Ещё одна теория объясняет всю совокупность наблюдаемых явлений термохимическими эффектами, происходящими в насыщенном водяном паре в присутствии сильного электрического поля. Энергетика шаровой молнии здесь определяется теплотой химических реакций с участием молекул воды и их ионов . Автор теории уверен, что она даёт чёткий ответ на загадку шаровой молнии.
Следующая теория предполагает, что шаровая молния - это тяжёлые положительные и отрицательные ионы воздуха, образовавшиеся при ударе обычной молнии, рекомбинации которых мешает их гидролиз. Под действием электрических сил они собираются в шар и могут довольно долго сосуществовать до тех пор, пока не разрушится их водяная «шуба». Это объясняет ещё и тот факт, как различный цвет шаровой молнии и его прямая зависимость от времени существования самой шаровой молнии - скорости разрушения водяных «шуб» и начало процесса лавинной рекомбинации.
Согласно ещё одной теории, шаровая молния - это ридберговское вещество [ ] . Группа L.Holmlid. занимается приготовлением ридберговского вещества в лабораторных условиях пока отнюдь не с целью производства шаровых молний, а в основном с целью получения мощных электронных и ионных потоков, используя то, что работа выхода ридберговского вещества очень мала, несколько десятых электронвольта . Предположение, что шаровая молния является ридберговским веществом, описывает гораздо больше её наблюдаемых свойств, от способности возникать при разных условиях, состоять из разных атомов, и до способности проходить сквозь стены и восстанавливать шарообразную форму. Конденсатом ридберговского вещества пытаются также объяснить плазмоиды, получаемые в жидком азоте . Использовалась модель шаровой молнии, основанная на пространственных ленгмюровских солитонах в плазме с двухатомными ионами .
Неожиданный подход к объяснению природы шаровой молнии предлагается в течение последних шести лет Торчигиным В. П., согласно которым шаровая молния является некогерентным оптическим пространственным солитоном , кривизна которого отлична от нуля. В переводе на более доступный язык шаровая молния представляет собой тонкий слой сильно сжатого воздуха, в котором по всевозможным направлениям циркулирует обычный интенсивный белый свет. Этот свет за счёт создаваемого им электрострикционного давления обеспечивает сжатие воздуха. В свою очередь, сжатый воздух выступает в качестве световода , который препятствует излучению света в свободное пространство [ ] . Можно сказать, что шаровая молния - это самоограниченный интенсивный свет или световой пузырь, возникший из обычной линейной молнии [ ] . Как и обычный световой луч, световой пузырь в земной атмосфере смещается в направлении показателя преломления воздуха, в котором он находится.
Что касается попыток лабораторного воспроизведения шаровых молний, то Науер в 1953 и 1956 годах сообщал о получении светящихся объектов, наблюдаемые свойства которых полностью совпадают со свойствами световых пузырей. Свойства световых пузырей можно получить теоретически на основе общепринятых физических законов. Наблюдаемые Науером объекты не подвержены действию электрических и магнитных полей, излучают свет со своей поверхности, они могут обходить препятствия и сохраняют целостность после проникновения через небольшие отверстия. Науер предполагал, что природа этих объектов никак не связана с электричеством. Относительно малое время жизни таких объектов (несколько секунд) объясняется малой запасённой энергией из-за слабой мощности используемого электрического разряда. При увеличении запасённой энергии увеличивается степень сжатия воздуха в оболочке светового пузыря, что ведёт к улучшению способности световода ограничивать циркулирующий в нём свет и к соответствующему увеличению времени жизни светового пузыря. Работы Науера представляют собой уникальный [ ] случай, когда экспериментальное подтверждение теории появилось на 50 лет раньше самой теории.
В работах М. Дворникова была разработана модель шаровой молнии, основанная на сферически симметричных нелинейных осцилляциях заряженных частиц в плазме. Данные осцилляции были рассмотрены в рамках классической и квантовой механики . Обнаружено, что наиболее интенсивные осцилляции плазмы происходят в центральных областях шаровой молнии. Высказано предположение , что в шаровой молнии могут возникать связанные состояния радиально осциллирующих заряженных частиц с противоположно ориентированными спинами - аналог куперовских пар, что в свою очередь может приводить к возникновению сверхпроводящей фазы внутри шаровой молнии. Ранее идея о сверхпроводимости в шаровой молнии высказывалась в работах . Также, в рамках предложенной модели исследована возможность возникновения шаровой молнии с составным ядром .
Австрийские учёные из Университета Инсбрука Йозеф Пеер и Александр Кендль в своей работе, опубликованной в научном журнале Physics Letters A , описали воздействие магнитных полей, возникающих при разряде молнии, на головной мозг человека. По их словам, в зрительных центрах коры головного мозга возникают так называемые фосфены - зрительные образы, которые появляются у человека при воздействии на мозг или зрительный нерв сильных электромагнитных полей. Учёные сравнивают такое воздействие с транскраниальной магнитной стимуляцией (ТМС), когда на кору головного мозга направляются магнитные импульсы, провоцируя появление фосфенов . ТМС часто применяется в качестве диагностической процедуры в амбулаторных условиях. Таким образом, считают физики, когда человеку кажется, что перед ним шаровая молния, на самом деле это - фосфены . «Когда кто-то находится в радиусе нескольких сотен метров от удара молнии, в глазах на несколько секунд может возникнуть белое пятно, - объясняет Кендль. - Это происходит под воздействием на кору головного мозга электромагнитного импульса». Правда, эта теория не объясняет того, как шаровые молнии удаётся заснять на видео.
Российский математик М. И. Зеликин предложил объяснение феномена шаровой молнии, основанное на пока не подтверждённой гипотезе о сверхпроводимости плазмы . [ ]
В работе А. М. Хазена разработана модель шаровой молнии как стационарно существующего в электрическом поле грозы плазменного сгустка с неоднородной диэлектрической проницаемостью. Электрический потенциал описывается уравнением типа уравнения Шрёдингера .

В художественной литературе

См. также

Примечания

Белые пятна науки Top-10 «Популярная механика» № 11, 2013 Шаровая молния
admin . Шаровая молния - чудо природы - Новости про космоc (рус.) , Новости про космоc (10 апреля 2017). Дата обращения 10 апреля 2017.
Cen, Jianyong; Yuan, Ping; Xue, Simin (17 January 2014). «Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning». Physical Review Letters (American Physical Society) 112 (035001)
Напор лженауки не ослабевает // Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований
Physics Letters A, Volume 347, Issue 29, pp. 2932-2935 (2010). Erratum and addendum: Physics Letters A, Volume 347, Issue 47, pp. 4797-4799 (2010)
Таинственная шаровая молния: Иллюзия или реальность
Игорь Иванов. Впервые получен спектр свечения шаровой молнии (неопр.) . Элементы.ру (20 января 2014). Дата обращения 21 января 2014. Архивировано 21 января 2014 года.
Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning (англ.) . Physical Review Letters .
И. Стаханов «Физик, который знал о шаровой молнии больше всех»
Klotblixten - naturens olösta gåta (неопр.) . www.hvi.uu.se. Дата обращения 18 августа 2016.
Observation of Lightning Ball (Ball Lightning): A new phenomenological description of the phenomenon
Валентин Аккуратов Встреча с огненным шаром
Кондуктор из Казани спасла пассажиров троллейбуса, в который влетела шаровая молния ОРТ
Kulový blesk přehodil dispečink liberecké záchranky na manuál (неопр.) . iDNES.cz (10 июля 2011). Дата обращения 29 июля 2016.
Шаровая молния напугала сельчанку в Брестской области - Новости Происшествий. Новости@Mail.ru
, с. 109.
К. Л. Корум, Дж. Ф. Корум «Эксперименты по созданию шаровой молнии при помощи высокочастотного разряда и электрохимические фрактальные кластеры»//УФН, 1990, т.160, вып.4.
А. И. Егорова, С. И. Степанова и Г. Д. Шабанова, Демонстрация шаровой молнии в лаборатории , УФН, т.174, вып.1, стр.107-109, (2004)
Barry J.D. Ball Lightning and Bead Lightning. N.-Y.: Plenum Press, 1980 164-171
Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Синергетическое мировидение. Глава V.. - Серия "Синергетика: от прошлого к будущему". Изд.2, испр. и доп. 2005. 240 с.. - 2005. - 240 с.
П. Л. Капица О природе шаровой молнии ДАН СССР 1955. Том 101, № 2, стр. 245-248.
Капица П. Л. О природе шаровой молнии // Эксперимент. Теория. Практика. - М.: Наука, 1981. - С. 65-71.
В. Г. Широносов Физическая природа шаровой молнии Тезисы докладов 4-й Российской Университетско-Академической Научно-практической конференции, ч.7. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1999, с. 58
B.M.Smirnov, Physics Reports, 224 (1993) 151 , Смирнов Б. М. Физика шаровой молнии // УФН, 1990, т.160. вып.4. стр.1-45
D.J.Turner, Physics Reports 293 (1998) 1
Э. А. Маныкин, М. И. Ожован, П. П. Полуэктов. Конденсированное ридберговское вещество. Природа, № 1 (1025), 22-30 (2001). http://www.fidel-kastro.ru/nature/vivovoco.nns.ru/VV/JOURNAL/NATURE/01_01/RIDBERG.HTM
M.I. Ojovan. Rydberg Matter Clusters: Theory of Interaction and Sorption Properties. J. Clust. Sci., 23 (1), 35-46 (2012). doi:10.1007/s10876.011.0410.6
А. И. Климов, Д. М. Мельниченко, Н. Н. Суковаткин «ДОЛГОЖИВУЩИЕ ЭНЕРГОЕМКИЕ ВОЗБУЖДЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ И ПЛАЗМОИДЫ В ЖИДКОМ АЗОТЕ»

Каждый день человек сталкивается с необычными явлениями природы. Некоторые - опасны. Другие - красивы так, что захватывает дух. Случаются и редкие, но оттого лишь более любопытные, явления, такие как шаровая молния или северное сияние. Их притягательная сила породила массу мифов и легенд. Как на самом деле образуются эти чудеса, "РГ" попыталась разобраться с помощью науки.

Молния из розетки

Даже простые (линейные) молнии - не до конца изученное явление, шаровые же - истинная загадка даже при нынешнем уровне развития науки.

Мифы и легенды древности представляли в самых разных обличьях, но чаще всего - в виде монстров с огненными глазами. Первые документальные свидетельства об этом явлении восходят еще к временам Римской империи. А в русских архивах оно впервые упоминается в 1663 году: в один из монастырей пришел "донос от попа Иванище" из села Новые Ерги, в котором сообщалось, что "...огнь на землю падал по многим дворам, и на путях, и по хоромам, аки кудели горя, и люди от него бегали, а он каташеся за ними, а никого не ожег, а потом поднялся вверх во облака".

Многочисленные очевидцы обычно так описывают шаровую молнию: яркий светящийся шар, несвязанный с каким-либо источником электроэнергии, перемещается как горизонтально, так и хаотично. В редких случаях молния "прилипает", например, к проводам и движется вдоль них. Нередко шар попадает в закрытое помещение через щель, меньше своего диаметра. Исчезает молния так же странно, как и появляется - может взорваться, а может просто погаснуть. Еще одна загадка ее в том, что представляя собой нагретый газ, молния не смешивается с окружающей атмосферой, а имеет довольно четкую границу "шара".

Молния живет примерно 10 секунд. При движении она часто издает негромкое потрескивание или шипение. А самыми распространенными ее цветами являются красный, оранжевый, желтый, белый и голубой. "Вообще цвет шаровой молнии не является ее характерным признаком и, в частности, ничего не говорит о ее температуре, а также и о составе. Вероятнее всего, он определяется наличием тех или иных примесей", - поясняет в своей книге, посвященной природе шаровых молний, доктор физико-математических наук Игорь Стаханов.

Световой поток от шаровой молнии в среднем сравним с тем, который испускает электрическая лампа.

Удивительным в шаровой молнии является то, что она почти совсем не излучает тепло. По мнению экспертов, людей вводит в заблуждение интенсивное свечение: человек видит "раскаленный" шар и чувствует тепло, которого на самом деле нет. Часто шаровая молния проходит на расстоянии 10-20 сантиметров от незащищенных одеждой частей тела, например от лица, не вызывая никаких последствий. Однако при прямом контакте с объектом повреждения все-таки возможны: случалось, шар вылетал в окно и прожигал при этом занавеску или оплавлял металлические предметы. Эти свидетельства, уверяют ученые, говорят лишь о возможности выделения значительной энергии, но отнюдь не о высокой температуре вещества самой молнии.

Изучение этого загадочного явления осложняется тем, что получить молнию в лабораторных условиях практически невозможно, хотя попытки предпринимались еще со времен Николы Теслы. По словам исследователей, в своей работе они зачастую могут опираться лишь на показания очевидцев, которых, кстати, немало. Только в России живут десятки тысяч человек, наблюдавших шаровую молнию воочию. При этом лишь небольшая часть свидетелей может рассказать о ее зарождении.

Иногда утверждают, что светящийся шар возникает в месте ветвления канала линейной молнии. Нередко он появляется из проводников - из телефонного аппарата, из щитка со счетчиками, из розетки (самый частый вариант, который описывают очевидцы) и так далее. Причем, искусственные шары возникают, так же как и естественные: там, где скапливаются значительные заряды, которые не могут нейтрализоваться. Подобный процесс, к примеру, происходит во время короткого замыкания.

"Медленное растекание этих зарядов приводит к коронированию или появлению огней святого Эльма, быстрое - к возникновению шаровой молнии", - поясняет Стаханов.

Итак, согласно исследованиям физиков, "шаровая молния представляет собой проводящую среду с плотностью воздуха, при температуре, близкой к комнатной. Его молекулы метастабильны и выделяют энергию, служащую источником излучаемого тепла и свечения".

Существует еще несколько любопытных теорий возникновения шаровой молнии. Так, ряд исследователей предполагает, что такая молния - это плазмоид, то есть объем, заполненный высокотемпературной плазмой, удерживаемой собственным магнитным полем. То же самое магнитное поле, которое мешает разлету частиц плазмы, может изолировать ее от окружающего воздуха и помешать быстрому рассеянию энергии. Противники этой идеи говорят: проблема шаровой молнии не имеет ничего общего с осуществлением управляемого термоядерного синтеза.

Ученые так же предполагают, что шаровая молния может состоять либо из нейтральных молекул в основном состоянии, либо из молекул, возбужденных на метастабильные уровни. Это - так называемая химическая гипотеза. Так, Борис Смирнов, выдающийся ученый в области атомной физики, предполагает, что энергия молнии заключена в озоне и выделяется при его разложении. Для получения более высоких концентраций озона по теории Смирнова требуется возбуждение кислорода током молнии.

Небесный огонь

Лучи полярного сияния охватывают все небо…. Невероятной красоты переливы никого не оставят равнодушными - даже опытные исследователи не перестают удивляться этому поразительному природному явлению. В Северном полушарии полярное сияние характерно для Канады, Аляски, Норвегии, Финляндии и полярной части Ямало-Ненецкого автономного округа. Можно наблюдать сияние и в Южном полушарии, например в Антарктиде, реже - в средних широтах.

Мифов об этом явлении - великое множество. Так, по легенде жителей тундры, северное сияние - это костер, который зажег орел в помощь дедушке и внуку, которые искали в кромешной тьме раненую на охоте собаку. Сияние освещает путь тем, кто хочет совершить доброе дело. В норвежской мифологии северное сияние - предвестник плохой погоды. А викинги отождествляли этот феномен природы с богом Одином.

Хотя привычнее звучит словосочетание "северное сияние", существует и южное полярное сияние. До недавнего времени считалось, что сияния у Южного и Северного полюсов являются идентичными. Но когда начали наблюдать его из космоса, обнаружилось, что по многим характеристикам - конфигурации, интенсивности, свечению - они различаются.

Источник сияния - солнечный ветер: поток заряженных частиц (по большей части, протонов и нейтронов), который солнце испускает в космос. Солнечные частицы входят в магнитосферу через полярные области Земли и, если заряд энергии достаточен, они проходят в атмосферу, где сталкиваются с атомами газов - так возникает свечение. На высоте примерно двухсот километров атомы кислорода светятся красным, а те, что ниже, - зеленым. Цвета полярного сияния зависят от участвующих в процессе его образования элементов. Так, азот будет светиться красноватыми или синеватыми оттенками.

14 февраля 2011 года на Солнце была зафиксирована сильная вспышка. Активность светила возросла. С международной космической станции было сделано несколько снимков, которые зафиксировали любопытные последствия этих вспышек - полярное сияние на нетипичной высоте 400 километров (при традиционной для свечения высоте 70-80 километров).

Северное сияние - это видимое проявление космической погоды: Солнце спокойно - сияний нет, появляются на Солнце пятна, или языки пламени, - жди на Земле огней. Несмотря на то, что природа этого природного явления достаточно хорошо изучена, человек до сих пор не научился со стопроцентной вероятностью предсказывать его возникновение.

Кстати, полярное сияние не только видно, но и слышно. Северные племена давно подметили, что в период, когда небо расцвечивается огнями, некоторые люди начинают вести себя странно: разговаривают с несуществующими собеседниками или полностью отрешаются от внешнего мира. Ученые объяснили этот феномен низкочастотными электромагнитными волнами, которые порождает северное сияние. Они излучаются в диапазоне 8-13 герц, что сродни бета и альфа ритмам головного мозга. Инфразвук человеческое ухо не воспринимает (шум дуги полярного сияния становится слышен только будучи увеличенным в 2 тысячи раз), но он может оказывать самые непредсказуемые воздействия на мозг и сердечнососудистую систему.

Несмотря на аргументированное объяснение, очевидцы, наблюдавшие полярное сияние, нередко говорят о том, что оно именно звучит - слышно что-то вроде шипения. Самое правдоподобное объяснение этому загадочному феномену, полагают ученые, это - взаимные помехи в мозге. Когда оптический нерв находится рядом со слуховым, между ними могут возникнуть взаимные помехи, и у человека появляется ощущение звука, когда на самом деле его не слышно.

Интересен тот факт, что полярные сияния могут происходить и на других планетах солнечной системы, имеющих атмосферу и магнитное поле: на Венере, Сатурне и Юпитере.

Смертоносная погода

По неизвестным пока причинам раз в три-семь лет пассаты вдруг ослабевают, нарушается баланс, и теплые воды западного бассейна устремляются на восток, создавая одно из самых сильных теплых течений в Мировом океане. На огромной площади на востоке Тихого океана, в тропической и центральной экваториальной частях, происходит резкое повышение температуры поверхностного слоя воды. Это и есть наступление Эль-Ниньо. Засуха и дожди, ураганы, смерчи и снегопады - главные его спутники.

Это метеорологическое явления, по мнению ученых, оказывает влияние практически на каждого жителя Планеты. Ученым понадобилось более сотни лет, чтобы понять истинную силу Эль-Ниньо.

Весной 1998 года на Южную Калифорнию обрушились проливные дожди, которые никак не прекращались. В это же время австралийский Квинсленд страдал от прямо противоположной проблемы - от небывалой засухи. И это - только два примера природных аномалий, охвативших мир в том году. От наводнений и последовавшей за ними холеры страдали Перу и Кения, массовые лесные пожары и густой смог вызвала засуха в Индонезии…. Погода словно вышла из-под контроля, но ученые были уверены: все это - звенья одной цепи. Тогда и было открыто явление, известное рыбакам тысячи лет, но доселе не рассмотренное с научной точки зрения.

Побережье Перу считается одним из самых богатых рыбой регионов. Однако с периодичностью в несколько лет в поверхностных водах возникает теплое течение, после чего характерная для здешних мест морская живность исчезает, начинаются дожди, на засушливых почвах буйно идут в рост травы. Это всегда происходит в одно и то же время года - примерно под Рождество. Поэтому загадочное явление получило название Эль-Ниньо, что в переводе означает "мальчик", а написание с заглавной буквы указывает на младенца Христа.

До 90-х годов XIX века перуанская аномалия не волновала мировые умы. Затем один британский ученый по имени Герберт Уолкер заинтересовался проблемой, существовавшей в самой крупной колонии империи - в Индии: здесь в 1877 году не было муссонных дождей. Голод унес 5 миллионов жизней. Снова трагедия повторилась в 1899 году. Британское правительство поставило перед ученым задачу спрогнозировать сезоны дождей. Уолкер выяснил, что все дело в атмосферном давленим: когда в центральной части Тихого Океана оно растет - в Индонезии и Северной Австралии оно опускается. И наоборот. Таким образом было доказано существование осцилляции (колебания свойств) в атмосферном давлении с периодичностью 3-5 лет.

Это был настоящий прорыв, но современники раскритиковали идею британца. Потребовалось полвека и немного удачи, чтобы открытие получило второе рождение.

В 1957 по программе ООН в Тихом Океане установили несколько бакенов для изменения колебания температуры. Как раз на этот год пришлось крупное Эль-Ниньо. Так, совершенно случайно, были получены уникальные данные об этом явлении. Ученые открыли, что изменения у побережья Перу носят не локальный характер, что в период Эль-Ниньо теплые слои воды из района Индонезии перемещаются по океану и достигают перуанского побережья, и наоборот.

В 1960-х норвежский ученый Якоб Бьеркнис, с 1940-го возглавлявший метеорологический департамент Калифорнийского университета, сотрудничал с комиссий по отлову тунца: изучал периоды активности рыб, их подверженность климатическим изменениям. Исследователь собрал все имеющиеся данные и впервые связал изменения температуры поверхностных вод с изменениями в атмосфере над Тихим Океаном.

В нормальных условиях теплые воды остаются в западной части Тихоокеанского бассейна, а пассаты дуют с востока на запад. Так вокруг Индонезии образуется зона низкого давления - образуются облака и осадки. Но при Эль-Ниньо картина прямо противоположная. Это смещение вызывает наводнение в Перу, засуху в Австралии и ураганы в Калифорнии.

Эль-Ниньо в силах изменить даже ход истории. Ученые нашли этому несколько подтверждений: когда из-за Эль-Ниньо зима в Европе выдалась суровой, голодающие крестьяне начали бунтовать - так началась Французская революция; в 1587-89 годах испанскую армаду победил вовсе не британский флот, а все тот же пресловутый Эль-Ниньо, изменив превалирующие направление ветра, наполнявшего паруса испанцев; даже в гибели "Титаника" обвиняют это погодное явление, создавшее необычно холодные условия на севере Атлантики.

Солнце-иллюзионист

Паргелий - это одна из форм гало, оптического феномена, при котором вокруг источника света образуется светящееся кольцо. Во время паргелия на небе наблюдается одно или несколько дополнительных лже-светил. Считается, что именно это явление наиболее часто принимают за НЛО. Действительно, внешне оно немного напоминает расхожие изображение летающих тарелок. В старину же гало, как и многим другим небесным явлениям, приписывалось мистическое значение знамений, чему известно множество летописных свидетельств из разных точек мира. Так, в "Слове о полку Игореве" рассказывается, что перед наступлением половцев и пленением Игоря "четыре солнца засияли над русской землей", что было воспринято как знак надвигающейся большой беды.

При гало солнце выглядит так, как будто его видно через большую линзу. На самом деле, это, скорее, эффект миллионов линз, в роли которых выступают ледяные кристаллы. Вода, замерзая в верхних слоях атмосферы, образует микроскопические плоские, шестиугольные кристаллы льда. Они постепенно опускаются на землю, при этом по большей части они ориентированы параллельно ее поверхности. Взгляд проходит через эту самую плоскость образованную кристаллами, преломляющими солнечный свет. При стечении благоприятных обстоятельств можно наблюдать ложные солнца: светило - в центре, и пара хорошо видных его двойников - по краям. Иногда при этом появляется светлый, слегка окрашенный в радужные тона круг, опоясывающий солнце.

Кстати, облака - не обязательное условие для появления гало. Его можно наблюдать и в чистом небе, если при этом высоко в атмосфере плавает много отдельных ледяных кристалликов. Так случается в морозные зимние дни при ясной погоде.

Вокруг солнца может появиться светлый горизонтальный круг, опоясывающий небо параллельно горизонту. "Специальные опыты, которые неоднократно проводили ученые, показывают: этот круг - результат отражения солнечных лучей от боковых граней шестигранных кристалликов льда, плавающих в воздухе в вертикальном положении. Лучи солнца падают на такие кристаллики, отражаются от них, как от зеркала. А поскольку это зеркало особенное, оно составлено из бесчисленной массы ледяных частиц и к тому же оказывается на какое-то время как бы лежащим в плоскости горизонта, то и отражение солнечного диска человек видит в той же плоскости. Получается два солнца: одно настоящее, а рядом с ним, но в другой плоскости - его двойник в виде большого светлого круга", - так объясняют феномен исследователи.

Гало может быть видно в форме столба. За этот эффект надо благодарить кристаллы льда, имеющие форму пластины. Их нижние грани отражают свет скрывшегося уже за горизонтом солнца, и вместо него видно некоторое время уходящую в небо от горизонта светящуюся дорожку - искаженное до неузнаваемости изображение солнечного диска. Проще говоря - это та же "лунная дорожка", которую можно наблюдать на морской глади, только в небе и порожденная солнцем.

Гало может быть и радужным. Такой круг возникает, когда в атмосфере - много шестигранных ледяных кристалликов, не отражающих, а преломляющих солнечные лучи как стеклянная призма. Большинство лучей рассеивается, но какая-то их часть, пройдя сквозь находящиеся в воздухе призмы и преломившись, доходит до нас, и мы видим радужный круг вокруг солнца. Радужный потому, что проходя через призму, белый световой луч разлагается на свои цвета спектра.

Любопытно, что гало часто наблюдаются в передней части циклонов (в перисто-слоистых облаках на высоте 5-10 километров их теплого фронта) что, следовательно, может служить признаком их приближения.

Солнце вообще богато на загадочные и красивые "поступки". К примеру, зеленый луч - редчайшее оптическое явление - представляет собой вспышку зеленого цвета, которая появляется во время исчезновения солнца за горизонтом (как правило, морским) или же появления его из-за горизонта. Обычно длится это всего несколько секунд. Чтобы увидеть зеленый луч, необходимо соблюдение трех условий: чистый воздух, открытый горизонт (на море без волнений или в степи) и сторона горизонта, где происходит восход или заход солнца, свободная от облаков.

Куда уходят камни

К востоку от хребта Сьерра-Невада в Калифорнии, на высохшем озере Рейстрэк-Плайя, раскинулся национальный парк Долина Смерти, обладатель титула самого сухого и горячего места в западном полушарии. Неоднозначным названием здешние места обязаны переселенцам, которые пересекали пустынную территорию в 1849 году, стремясь кратчайшим путем добраться до золотых приисков. Некоторые остались в долине навсегда…. Именно в этом зловещем месте был обнаружен редчайший геологический феномен - скользящие или ползущие камни.

Булыжники массой до тридцати килограммов непостижимым образом медленно двигаются по глинистому дну озера, что подтверждают дорожки, остающиеся за ними и имеющие протяженность до 250 метров. При этом каменные скитальцы ползут в разных направлениях, с разной скоростью и даже могут вернуться обратно к месту отправления. Следы, не шире 30 сантиметров и глубиной меньше 2,5 сантиметров, которые они оставляют, могут формироваться годами. Движение камней ни разу не удалось запечатлеть на камеру, но в существовании этого явления сомневаться не приходится.

Предсказуемо, что раньше феномен "объяснялся" влиянием неких сверхъестественных сил. Но в начале XX века к исследованию природы чуда приступили ученые. Сначала предполагалось, что движущей силой камней являются магнитные поля Земли. Сам механизм ученым толком объяснить не удалось. Как показала жизнь, теория была несостоятельной, хотя для своего времени она укладывалась в картину мира: электромагнитный подход к изучению тех или иных явлений тогда главенствовал в научных кругах.

Первые монументальные работы с описанием траекторий камней появились в конце 1940-1950-х, но еще годы и годы понадобились исследователям, чтобы приблизиться к разгадке феномена. Самой популярной была теория, утверждавшая, что менять местоположение камням помогает ветер. Глинистое дно Рейстрэк-Плайя - место "прогулки" - покрыто сетью трещин и почти все время остается сухим, растительность здесь крайне скудная. Иногда все же почва здесь увлажняется за счет редких осадков, сила трения уменьшается, и сильные порывы ветра сдвигают камни с "насиженных мест".

У теории появилась масса противников, но наиболее аргументированное опровержение ей нашли лишь в 1970-х американские ученые Роберт Шарп и Дуайт Кэри. За годы изучения этой пустынной местности и наблюдения за камнями они пришли к выводу, что одного ветра тут недостаточно и предположили (и даже доказали опытным путем), что ветер толкал не столько сами камни, сколько куски льда, которые образуются на них, увеличивают площадь контакта с атмосферой и заодно облегчают скольжение.

В 1993 году профессор из университета Сан-Хосе Пола Мессина для изучения движения камней использовала возможности системы GPS. Она изучила изменение координат 162 валунов и выяснила, что на их движение влияет то, в какой части Рейстрэк-Плайя они находятся. Согласно созданной модели, ветер над озером после бури разделяется на два потока, что связано с особенностями геометрии гор, окружающих Рейстрэк-Плайя. Камни, локализующиеся по краям озера, перемещаются в разных, практически перпендикулярных, направлениях. А в центре ветры сталкиваются и закручиваются в своего рода торнадо, заставляя также вращаться и камни.

Правда, пока не существует внятного объяснения того любопытного факта, что одни камни по пустыне ползают, а другие - нет. Если на все булыжники в равной мере влияют вихри ветра, почему не все они двигаются? Это еще предстоит выяснить.

Шаровая молния — необычное природное явление, которое представляет собой светящийся сгусток электрического тока. В природе встретить её практически невозможно, даже некоторые ученые утверждают, что это невозможно.

Как возникает шаровая молния

Большая часть специалистов говорят, что шаровая молния появляется после удара обычной молнии. Размер их может быть как обычный персик и доходить до размеров футбольного мяча. Цвет шаровой молнии может быть — оранжевый, желтый, красный или ярко-белый. С каждым приближением шара, можно услышать страшное жужжание и шипение.

Время существования шаровой молнии может достигать нескольких минут. Есть одна теория, которая утверждает, что шаровая молния — это копия небольшой грозовой тучи. Возможно, в воздухе постоянно существуют мельчайшие пылинки, а молния в свою очередь дает электрический заряд пылинкам в конкретном участке воздуха. Часть пылинок заряжаются отрицательно, а друга часть положительно. Затем миллионы маленьких молний соединяют разноименно заряженные пылинки, а далее в воздухе создается сверкающий круглый шар.

Шаровая молния — достаточно редкое природное явление.
На данный момент невозможно точно сказать, как возникает шаровая молния. Существует сотни теорий, которые объясняют её появление, но ни одна из них не доказана.
В 1638 году впервые было задокументировано появление шаровой молнии. Она в те времена залетела в церковь во время грозы.
Шаровая молния может с легкостью расплавить оконное стекло.
Чаще всего шаровые молнии попадают в квартиру через двери и окна.
Скорость передвижения данного природного явления может достигать до 10 метров в секунду.
Предположительно, что температура в центре шара составляет тысячи градусов.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства