Кульова блискавка: природа її виникнення

Звідки береться кульова блискавка і що вона таке? Це питання задають собі вчені багато десятків років поспіль, і поки що чіткої відповіді немає. Стійка плазмовий куля, що виникає в результаті потужного розряду високої частоти. Інша гіпотеза — мікрометеорити з антиречовини.

…Між речовиною і антиречовиною може виникнути бар’єр з кульовою поверхнею. Потужне гамма-випромінювання буде роздмухувати цей шар зсередини, і перешкоджати проникненню речовини до нетутешньої антиречовини, і тоді ми побачимо, що світиться, пульсуюча куля, яка буде парити над Землею. Ця точка зору начебто отримала підтвердження. Двоє англійських вчених методично оглядали небо за допомогою детекторів гамма-випромінювання. І зареєстрували чотири рази аномально високий рівень гамма-випромінювання в очікуваній області енергії.

Як утворюється кульова блискавка

Скільки треба метеоритів з антиречовини, щоб забезпечити частоту, з якою спостерігаються кульові блискавки? Виявилося, що для цього досить лише однієї стомілліардної від загальної кількості метеоритної речовини, що випадає на Землю. Такий результат цієї несподіваної роботи. Зрозуміло, пояснення вчених далеко не остаточно і вимагає перевірки. Але чи має воно відношення до кульової блискавки?

Ні! — відповідає інший вчений і заявляє, що кульова блискавка взагалі не існує. Та куля, що світиться, яку ми бачимо, — лише ілюзія нашого зору. У своїй лабораторії він лампами-спалахами імітував спалахи блискавок з тією ж частотою, з якою вони зазвичай слідують під час грози, і всі присутні з подивом «побачили», як дивні світні кулі плавно летять по повітрю…

Гіпотез багато, але їх ріднить один, загальний підхід. Кульова блискавка розглядається як окреме, ізольоване щось, що живе самостійно.

В кінці позаминулого століття французький вчений Гастон Планте і російський вчений Н. А. Гезехус запропонували і розвинули принципову ідею про те, що кульова блискавка — система, яка енергетично живиться зовнішнім джерелом. Вони вважали, що куля, що світиться пов’язана з хмарами — невидимим стовпом електризованого повітря. Але розвинути і обґрунтувати цю гіпотезу тоді, в позаминулому столітті, вони не могли, і вона зникла під купою інших, в яких кульова блискавка розглядалася як окремий загадковий об’єкт. І ось ідеї, що випередили свій вік, оживають на новій основі.

Як виглядає кульова блискавка? Приблизно так. Напевно, цей знімок вийшов випадково. Гроза, сліпучі гілки блискавок, простяглися на Землі. І куля, стрімко летить вниз. Ривок, миттєва зупинка, куля метається, потім знову ривок вниз, до Землі, знову зупинка, хаотичний швидкий рух в сторони… Ось і Земля. І потужний вибух — розряд. На фото добре видно. Унікальна фотографія, єдина у своєму роді — політ кульової блискавки до Землі з хмари.

Але у Землі кульова блискавка може вибухнути не відразу. Невеликий шар досить часто любить спочатку помандрувати невисоко, вздовж поверхні, і тут його рух теж неспокійний. Стрімкі зміни в сторони, спалах, потім плавний, легкий політ, знову спалах і метання… Але швидкість у Землі набагато менше, ніж при польоті з чорного неба. Тепер спалаху кульової блискавки майже не відрізниш. За час між ними куля ледь встигає пройти половину свого радіусу. І спалахи зливаються разом, в одне мерехтіння з частотою від 10 до 100 герц.

Ось кульова блискавка опускається до самої Землі і, не торкнувшись її, відскакує від чогось невидимого, як спортсмен від батута. Стрибнувши вгору, кульова блискавка знову опускається і знову відскакує від батутного шару. Так і скаче вогненна куля над Землею, вражаючи уяву всіх, кому її вдається побачити. Ось, опинившись у містах над річкою, вона рухається вздовж них, немов казковий Колобок, який втік від дідуся і бабусі. Біжить Колобок по містках і, як би боячись впасти у воду і втопитися, рухається не прямо, а вздовж викривлених містків, дотримуючись їх поворотів. Колобок біжить, наспівуючи свою улюблену пісеньку чомусь пошепки: «Я від дідуся пішов, я від бабусі пішов…», а вдалині чути лише «ш-ш-ш», і очевидці ручаються тільки за те, що вдалося розчути шипляче звучання Колобка — кульової блискавки.

Колобок сучасний, він — радіоаматор і свою пісеньку не тільки співає, але і передає по радіо на довгих хвилях. Ввімкніть приймач, і в діапазоні приблизно від тисячі до 10 тисяч метрів ви почуєте ті ж шиплячі позивні… «Я — Колобок…» з тією ж акустичною частотою 10-100 герц, які чути і безпосередньо вухом.

Сильний порив вітру здув наш електричний Колобок з містків, і полетів через річку і поле і опинився у дворі дерев’яного будинку. Побачивши бочонок з водою, заліз у нього і… розтікся над водою. Тепер він — не Колобок, а млинець, але не він смажиться, а сам смажить, вірніше, варить. Вода в діжці стала нагріватися, закипіла. Завершивши свою працю, випарував всю воду. Колобок знову стиснувся в грудку і полетів по двору, через кватирку залетів у хату. Пролетів повз електричну лампочку — вона яскраво спалахнула і тут же перегоріла. Покрутившись в кімнаті, він підлетів до вікна і, проплавив собі маленький отвір у склі, вислизнув назовні і полетів до лісу. Там він на мить завмер біля великого дерева.» Маскарад закінчено.

З кульової блискавки вискакує електрична довга іскра, яка спрямовується до найближчої електропровідної поверхні — вологої кори дерева, що стоїть поруч. Потужний вибух приголомшує все навколо. У Колобка прокинулася грізна сила. Слабо світна кульова блискавка перетворилася в могутню лінійну блискавку, що розщепила стовбур вікового дуба, і нагадала людям про неприборкані сили природи, що вирують під час грози.

Кульова блискавка — свідчення нашого вельми поганого знання такого, здавалося б, буденного і вже вивченого явища, як електрика. Жодна з висунутих раніше гіпотез поки не пояснила всіх її примх. Те, що пропонується в цій статті, може бути, навіть і не гіпотеза, а лише спроба описати явище фізичним способом, не вдаючись до екзотики, там антиматерії. Перше і основне припущення: кульова блискавка — це розряд звичайної блискавки, який не досяг Землі. Точніше: кульова і лінійна блискавки — це один процес, але в двох різних режимах — швидкому і повільному.

При переході з повільного режиму на швидкий процес стає вибуховим — кульова блискавка переходить у лінійну. Можливий і зворотний перехід лінійної блискавки в кульову; якимось таємничим, а може бути, випадковим чином цей перехід зумів здійснити талановитий фізик Ріхман, сучасник і друг Ломоносова. За свою вдачу він заплатив життям: отримана ним кульова блискавка вбила свого творця.

Кульова блискавка і невидима атмосферна зарядова траса, що зв’язує її з хмарою, знаходяться в особливому стані «ельма». Ельма на відміну від плазми — низькотемпературне електризоване повітря — стійке, остигаюче і таке, що розтікається дуже повільно. Це пояснюється властивостями прикордонного шару між ельмою і звичайним повітрям. Тут заряди існують у вигляді негативних іонів, громіздких і малорухомих. Розрахунки показують, що розтікається ельма за цілих 6,5 хвилини, а вони регулярно поповнюються через кожну тридцяту частку секунди. Саме через такий проміжок часу проходить електромагнітний імпульс на трасі розряду, що поповнює енергією Колобка.

Тому тривалість існування кульової блискавки в принципі необмежена. Процес повинен припинитися лише тоді, коли буде вичерпано заряд хмари, точніше, той «ефективний заряд», який хмара в змозі передати трасі. Саме так і можна пояснити фантастичну енергію і відносну стійкість кульової блискавки: вона існує за рахунок припливу енергії ззовні. Так нейтринні фантоми у фантастичному романі Лема «Соляріс», володіючи матеріальністю звичайних людей і неймовірною силою, могли існувати лише при надходженні колосальної енергії з живого Океану.

Електричне поле в кульовій блискавці за величиною близько до рівня пробою в діелектрику, ім’я якому повітря. В такому полі порушуються оптичні рівні атомів, ось чому кульова блискавка світиться. По ідеї, більш частими повинні бути слабкі, не світні, а значить, і невидимі кульові блискавки.

Процес в атмосфері розвивається в режимі кульової або лінійної блискавки в залежності від конкретних умов на трасі. Нічого неймовірного, рідкісного в цій подвійності немає. Згадаймо звичайне горіння. Воно можливе в режимі повільного поширення полум’я, що не виключає і режиму швидко рухомої детонаційної хвилі.

З чого складається кульова блискавка

…Блискавка спускається з неба. Ще не ясно, якою їй бути, кульовою або звичайною. Вона жадібно висмоктує заряд з хмари, відповідно зменшується поле траси. Якщо до потрапляння в Землю поле траси впаде нижче критичної величини, процес перейде в режим кульової блискавки, траса стане невидимою, і ми помітимо, що на Землю опускається кульова блискавка.

Зовнішнє поле при цьому багато менше власного поля кульової блискавки і не впливає на її рух. Саме тому яскрава блискавка рухається хаотично. Між спалахами кульова блискавка світиться слабкіше, її заряд малий. Рух направляється тепер зовнішнім полем і тому прямолінійний. Кульова блискавка може переноситися вітром. І зрозуміло чому. Адже негативні іони, з яких вона складається, це ті ж молекули повітря, тільки з прилиплими до них електронами.

Просто пояснюється відскакування кульової блискавки від навколоземного «батутного» шару повітря. Коли кульова блискавка наближається до Землі, вона індукує в ґрунті заряд, починає виділяти багато енергії, нагрівається, розширюється і швидко піднімається під дією архімедової сили.

Кульова блискавка плюс поверхня Землі утворюють електричний конденсатор. Відомо, що конденсатор і діелектрик взаємно притягуються. Тому кульова блискавка прагне розташуватися над діелектричними тілами, а значить, воліє знаходитися над дерев’яними містками, або над бочонком з водою. Пов’язане з кульовою блискавкою довгохвильове радіовипромінювання створюється всією трасою кульової блискавки.

Шипіння кульової блискавки викликано спалахами електромагнітної активності. Ці спалахи йдуть з частотою близько 30 герц. Поріг чутності людського вуха — 16 герц.

Кульова блискавка оточена власним електромагнітним полем. Пролітаючи повз електричну лампочку, вона може індуктивно нагріти і перепалити її спіраль. Потрапивши в проводку освітлювальної, радіотрансляційної або телефонної мережі, вона замикає всю свою трасу на цю мережу. Тому під час грози мережі бажано тримати заземленими, скажімо, через розрядні проміжки.

Кульова блискавка «розпластавшись» над бочонком з водою, разом із зарядами, індукованими в землі, становить конденсатор з діелектриком. Звичайна вода — діелектрик не ідеальний, вона має значну електропровідність. Всередині такого конденсатора починає текти струм. Вода нагрівається джоулевим теплом. Добре відомий «досвід з бочонком», коли кульова блискавка нагріла до кипіння близько 18 літрів води. По теоретичній оцінці, середня потужність кульової блискавки при її вільному ширянні в повітрі дорівнює приблизно 3 кіловата.

У виняткових випадках, наприклад у штучних умовах, всередині кульової блискавки може виникати електричний пробій. І тоді в неї з’являється плазма! Енергії при цьому виділяється дуже багато, штучна кульова блискавка може світити яскравіше Сонця. Але зазвичай потужність кульових блискавок порівняно невелика — вона знаходиться в стані ельма. Мабуть, перехід штучної кульової блискавки зі стану ельма в стан плазми в принципі можливий.

Штучна кульова блискавка

Знаючи природу електричного Колобка, можна змусити його працювати. Штучна кульова блискавка може сильно перевершити по потужності природну. Прокресливши в атмосфері сфокусованим лазерним променем іонізований слід вздовж заданої траєкторії, ми зможемо направити кульову блискавку куди треба. Тепер змінимо живлячу напругу, переведемо кульову блискавку в режим лінійної. Гігантські іскри слухняно кинуться з обраної нами траєкторії, дроблячи скелі, кидаючи дерева.

Над аеродромом — гроза. Аеровокзал паралізований: заборонена посадка і зліт літаків… Але ось на пульті управління системою блискавок пускова кнопка натиснута. З вежі поблизу аеродрому до хмар зметнулася вогняна стріла. Це піднялася над вежею штучна керована кульова блискавка, яка перейшла на режим лінійної блискавки і, кинувшись в грозову хмару, увійшла до неї. Траса блискавки з’єднала хмару з Землею, і електричний заряд хмари розрядився на Землю. Процес може бути повторений кілька разів. Грози більше не буде, хмари розрядилися. Літаки можуть знову сідати і злітати.

В Заполяр’ї можна буде запалити штучне сонце. З двохсотметрової вежі піднімається вгору трьохсотметрова зарядова траса штучної кульової блискавки. Кульова блискавка вмикається на плазмовий режим і світить яскраво з півкілометрової висоти над містом.

Для хорошої освітленості в колі радіусом 5 кілометрів досить кульової блискавки, випромінюючої потужність в кілька сотень мегават. У штучному плазмовому режимі така потужність — вирішувана проблема.

Електричний Колобок, який стільки років ухилявся від близького знайомства з вченими, не втече: рано чи пізно його приручать, і він навчиться приносити людям користь.

Автор: Б. Козлов.