Кульова блискавка – хімічний реактор?
Механізм кульової блискавки, цього дивного феномена природи, досі залишається загадкою. Вивчаючи свідчення тих, хто своїми очима бачив кульову блискавку, вчені звернули увагу на одну важливу обставину. Після зникнення кульової блискавки спостерігачі помічали серпанок коричневого кольору, а деякі відзначали виразно різкий освіжаючий запах в повітрі. Судячи з властивостей відомих газів, коричневий серпанок міг належати двоокису азоту, а запах — озону. Це припущення залишилося б звичайною гіпотезою, якби не один щасливий випадок.
Якось науковий співробітник одного з московських інститутів М. Дмитрієв проводив відпустку на березі річки. У нього в рюкзаку були колби, призначені для відбору проб повітря в різний час доби. Власник колб був фахівцем в області фізики атмосфери.
Увечері 23 серпня почалася сильна гроза. Після потужного розряду лінійної блискавки через одну-дві хвилини з’явилася червонувата куля. Вона повільно рухалася у напрямку до Дмитрієва, що стояв біля намету. Вогняний клубок летів на висоті півтора метрів, «фиркаючи» жовтими, зеленими, фіолетовими іскорками: наблизившись до спостерігача, куля піднялася вище, кілька секунд нерухомо парила, потім полетіла далі до дерев. «Заплутавшись» в гілках, куля почала інтенсивно іскрити і незабаром згасла, розтанув у вологому повітрі.
Рухомий професійною допитливістю, Дмитрієв кинувся до рюкзака, витягнув колби і на висоті витягнутих рук взяв проби повітря там, де пролітала кульова блискавка. Повернувшись з відпустки, він ретельно досліджував в лабораторії склад проб повітря. Вміст в них озону та окису азоту виявився аномально великим!
Серпанок, запах озону, результати кількісних вимірювань — все говорило на користь того, що всередині кулі протікають якісь хімічні процеси. Залишалося, правда, неясним, чому світіння кульової блискавки настільки тривале — від декількох секунд до хвилин. У той же час розряд звичайної лінійної блискавки триває соті — десяті частки секунди. І ще – яке джерело внутрішньої енергії живить кулю?
Вчені запропонували нову модель кульової блискавки. У своїх розрахунках вони спиралися на дані про швидкості процесів, за рахунок яких внутрішня енергія кульової блискавки перетворюється в теплову. Виявилося, що з усіх відомих моделей цього явища лише хімічна дає результати, що добре узгоджуються з спостережуваним часом життя кульової блискавки.
Відповідним зберігачем енергії, ймовірно, є озон. Цей газ утворюється в каналі розряду лінійної блискавки, де температура близько 20 000°С. Однак озон — речовина нестійка і легко розкладається. При розкладанні молекул озону виділяється енергія, акумульована ними з лінійного розряду. В результаті температура в обсязі повітря, де накопичився озон, різко зростає. Візуально це спостерігається як раптова поява вогненної кулі.
Температура в утробі кулі досягає, за наближеними оцінками, 1500-2000°С. При такій високій температурі молекули азоту, що входять до складу повітря, стають хімічно активними і взаємодіють з киснем. В результаті утворюються оксиди азоту, які на відміну від озону є термічно стійкими навіть при 2000°С.
Здавалося б, все просто. Та не зовсім — оксиди азоту, по ідеї, здатні руйнувати озон. Якою мірою, – з цією метою і були поставлені експерименти. Вони підтвердили дані обчислень, які для часу життя системи «озон + окис азоту» давали величини від 14 до 2400 секунд.
Єдине, що залишається неясним, це механізм світіння кульового клубка. Припускають, що в озон потрапляє якийсь газ, який прискорює розкладання озону, викликаючи світіння.
Автор: В. Суддейченко, кандидат технічних наук.