Шаровая молния глазами очевидцев
Покупка
Тематика:
Физика
Издательство:
Директ-Медиа
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 310
Дополнительно
В книге приведены фактические данные о наблюдениях в естественных условиях малоизученного и опасного природного феномена — шаровой молнии. Около трехсот сообщений очевидцев иллюстрируют наиболее редкие свойства шаровой молнии, такие как ее способность проходить сквозь оконные стекла, не оставляя отверстий, вызывать у людей ожоги кожи под одеждой, зажигать не включенные электролампочки, вызывать теле- и радиопомехи, проникать в закрытые помещения и т. п. На основе статистического анализа нескольких тысяч описаний составлен портрет «средней» шаровой молнии и найдены корреляционные зависимости между различными ее свойствами. Проводятся в рамках обычного курса математической физики оценки отдельных свойств шаровой молнии, таких как собственный электрический заряд или интенсивность электромагнитного излучения. Книга рассчитана на физиков, но будет интересна и широкому кругу читателей. Она содержит редко встречающиеся описания поведения шаровой молнии в естественных условиях — фактический материал о спорных, наиболее редко наблюдаемых свойствах этой разновидности грозового электричества, а также качественные и количественные оценки свойств шаровой молнии.
Текст печатается в авторской редакции.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
А. И. Григорьев, С. О. Ширяева ШАРОВАЯ МОЛНИЯ ГЛАЗАМИ ОЧЕВИДЦЕВ Москва Берлин 2019
УДК 53.01 ББК 22.33 Г83 Рецензент: Коромыслов В. А. — докт. физ.-мат. наук, профессор Ярославского филиала ПГУПС, кафедра прикладной математики и вычислительной техники Ярославского государственного технического университета Григорьев, А. И. Г83 Шаровая молния глазами очевидцев / А. И. Григорьев, С. О. Ширяева. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 310 с. ISBN 978-5-4499-0330-3 В книге приведены фактические данные о наблюдениях в естественных условиях малоизученного и опасного природного феномена — шаровой молнии. Около трехсот сообщений очевидцев иллюстрируют наиболее редкие свойства шаровой молнии, такие как ее способность проходить сквозь оконные стекла, не оставляя отверстий, вызывать у людей ожоги кожи под одеждой, зажигать не включенные электролампочки, вызывать теле- и радиопомехи, проникать в закрытые помещения и т. п. На основе статистического анализа нескольких тысяч описаний составлен портрет «средней» шаровой молнии и найдены корреляционные зависимости между различными ее свойствами. Проводятся в рамках обычного курса математической физики оценки отдельных свойств шаровой молнии, таких как собственный электрический заряд или интенсивность электромагнитного излучения. Книга рассчитана на физиков, но будет интересна и широкому кругу читателей. Она содержит редко встречающиеся описания поведения шаровой молнии в естественных условиях — фактический материал о спорных, наиболее редко наблюдаемых свойствах этой разновидности грозового электричества, а также качественные и количественные оценки свойств шаровой молнии. Текст печатается в авторской редакции. УДК 53.01 ББК 22.33 ISBN 978-5-4499-0330-3 © Григорьев А. И., Ширяева С. О., текст, 2019 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................................................................... 5 Часть первая. ТОЛЬКО ОПИСАНИЯ ............................................................................ 8 Глава 1. ОБЫКНОВЕННАЯ ШАРОВАЯ МОЛНИЯ ............................................ 8 1.1. Наблюдения ШМ в естественных условиях ..................................... 8 1.2. Характерный линейный размер и форма ШМ ............................. 17 1.3. Время жизни и длительность наблюдения ШМ ......................... 20 1.4. Цвет, яркость, особенности движения и наблюдения ШМ ................................................................................................................................. 22 1.5. Метеоусловия наблюдения ШМ ........................................................... 27 Глава 2. Рождение ШМ ............................................................................................. 35 2.1. ШМ возникает в канале разряда линейной молнии ................ 36 2.2. ШМ зарождается в том месте, куда ударяет линейная молния .................................................................................................. 41 2.3. Внутри грозовых облаков ШМ также рождаются ..................... 45 2.4. Чаще всего ШМ возникают на заземленных металлических предметах ............................................................................... 50 Глава 3. Финал кратковременной жизни ШМ ............................................ 67 3.1. ШМ может самопроизвольно взрываться ...................................... 67 3.2. ШМ может рассыпаться на искры ....................................................... 71 3.3. ШМ может беззвучно растаять в воздухе ....................................... 74 3.4. ШМ может уйти в землю или проводник, как и линейная молния ..................................................................................... 76 3.5. Рождение и смерть ШМ — электроразрядные феномены .................................................................................................................. 79 Глава 4. Оконное стекло не преграда для ШМ ........................................... 83 4.1. ШМ способна проходить сквозь стекла, не оставляя в них отверстий. ..................................................................................................... 83 4.2. ШМ может оставлять в стекле отверстия ...................................... 92 4.3. ШМ может многое делать со стеклами .......................................... 100 Глава 5. Некоторые свойства ШМ .................................................................... 105 5.1. Взгляд внутрь ШМ ..................................................................................... 105 5.2. Излучение ШМ .............................................................................................. 111 5.3. ШМ руками лучше не трогать ............................................................. 121 5.4. Все изменяется во времени, даже свойства ШМ ....................... 133
5.5. ШМ в воде не тонет и в огне не горит ............................................146 Глава 6. Даже специалисты путают ШМ с огнями св. Эльма ...........152 6.1. ОСЭ появляются в ветреную погоду на штыках винтовок ...................................................................................................................153 6.2. ОСЭ появляются в грозовую погоду на любых мокрых предметах ..............................................................................................155 6.3. ОСЭ, заряженный туман, грозовые облака ..................................160 6.4. ОСЭ, ШМ и статистика ..............................................................................162 6.5. Существуют три разновидности ОСЭ ..............................................168 6.6. ШМ, суеверия, души усопших, огни над могилами и болиды ...................................................................................................................171 Глава 7. Эмоции, статистика, ошибки наблюдателей ШМ ................180 7.1. Эмоции и экзотика .....................................................................................180 7.2. Человеческий фактор и ошибки среднестатистических данных о ШМ ......................................................186 7.3. Как связаны между собой отдельные свойства ШМ ..............192 Глава 8. Как мы собирали и обрабатывали данные о ШМ ................199 Часть вторая. ОПИСАНИЯ, ФИЗИКА И ЗДРАВЫЙ СМЫСЛ, ИЛИ, ЧТО ФИЗИК МОЖЕТ ВЫВЕСТИ ИЗ ОПИСАНИЙ .............................................241 Глава 9. Никаких моделей, просто здравый смысл. Или, что можно сказать о ШМ, исходя из данных наблюдений и общефизических соображений .........................................................................241 9.1. О форме ШМ ...................................................................................................242 9.2. Об электрических свойствах ШМ ......................................................249 9.3. О поверхностном натяжении вещества ШМ ...............................270 9.4. Об ограничении свойств ШМ ...............................................................282 9.5. Об электромагнитном излучении ШМ или почему в ее присутствии светятся не включенные лампочки ..................291 Глава 10. Будьте готовы к встрече с ШМ .....................................................302 Список литературы ........................................................................................................305
ПРЕДИСЛОВИЕ Шаровая молния (ШМ) как явление, связанное с грозовым электричеством, известна с античных времен. С середины XIX века с легкой руки одного из крупнейших французских физиков прошлого века иностранного почетного члена Петербургской Академии Наук Франсуа Араго [1], назвавшего ШМ «самым необъяснимым физическим явлением», она попадает в поле зрения науки и с тех пор пользуется постоянным вниманием ученых, не теряя, однако, титула непонятного явления природы. Обзор свойств и существовавших представлений о природе ШМ, сделанный Франсуа Араго, инициировал появление потока теоретических и экспериментальных исследований этой формы грозового электричества, интенсивность которого по мере удаления от начала только увеличивается. До пятидесятых годов нашего века ШМ привлекала к себе внимание лишь как непонятный геофизический феномен, и исследование его носило в основном феноменологический характер [2–5]. Однако с развертыванием работ в области физики плазмы и ее многочисленных технических и технологических приложений изучение ШМ приобрело и прагматический оттенок, т. к. при внешнем сходстве с объектами плазменной природы ШМ демонстрировала недостижимые в лабораторных условиях способности к автономному существованию, сопровождающемуся интенсивным свечением в течение десятков секунд. Потому-то с историей исследования ШМ связаны имена многих известных ученых, занимавшихся физикой плазменного состояния вещества (см., например, [6–10] и указанную там литературу). Библиография ШМ к на стоящему времени насчитывает уже более двух тысяч книг и статей, опубликованных в научных изданиях. Только за последние тридцать лет написано около двух десятков книг и подробных обзоров, посвященных проблеме ШМ [3–7, 11–20] . Более того, начиная с 1986 г. в нашей стране и за рубежом регулярно проводятся симпозиумы, семинары и конференции, посвященные ШМ. Объем феноменологических сведений о ШМ, накопленных в результате, весьма велик, но как ни странно, заметных успехов в объяснении природы ШМ пока нет. Цитированные выше работы содержат разной строгости и глубины анализы теоретических и экспериментальных
исследований ШМ. Проводятся в них и усредненные статистические портреты ШМ. Сами же работы [3–20] ориентированы на получение ответов на многочисленные вопросы и загадки, связанные с ШМ. Цель же настоящей книги заключается не том, чтобы ответить на уже поставленные вопросы, но в том, чтобы более общо их сформулировать, опираясь не на теоретические модели и гипотезы, но на данные наблюдений ШМ в естественных условиях. Будет также сделана попытка расширить перечень вопросов, связанных с проблемой ШМ, ответы на которые необходимо искать наравне с классическими вопросами типа: «Какова природа вещества ШМ? В какой форме хранится в ШМ энергия и каким образом расходуется, чтобы обеспечить длительное существование и устойчивость ШМ? Каков механизм свечения ШМ?» Научная литература, посвященная ШМ, содержит значительное количество «усредненных портретов» ШМ, на основе которых строятся новые теоретические модели и новые варианты старых теоретических моделей. А поскольку существующие «усредненные портреты» весьма далеки от оригинала, характерной чертой которого является крайняя изменчивость всех свойств, то, по мнению автора настоящей работы, любые попытки теоретического и экспериментального моделирования на основе перечней свойств «средней» ШМ заранее обречены на неудачу. Идеальной ситуацией для вхождения исследователя в проблему ШМ представляется такая, когда он на основе достаточно большого набора подробных описаний поведения ШМ в естественных условиях, сам составляет список свойств ШМ, которые затем и будут положены в основу будущей модели. При существующем же положении дел большинство авторов моделирует просто нечто сферическое, светящееся, появляющееся в грозу и долго существующее. Но «идеальная ситуация» мало реальна, ибо «достаточно большой набор подробных описаний» ШМ, такой, чтобы по нему можно было составить детальное представление о всем многообразии и изменчивости свойств ШМ должен содержать тысячи описаний. В этой связи в настоящей книге сделана попытка предложить вниманию исследователей проблемы ШМ более короткий набор описаний поведения ШМ в естественных условиях, акцентирующих внимание на свойствах ШМ, не вошедших в стандартные «усредненные портреты».
В заключение мы хотели бы выразить искреннюю благодарность всем очевидцам появления шаровой молнии в естественных условиях, приславшим свои описания в наш Центр по сбору и обработке информации о шаровой молнии при Ярославском государственном университете им. П. Г. Демидова, и откликавшихся на призывы других «сборщиков описаний ШМ» ибо без их участия были бы невозможны, как написание этой книги, так и дальнейший прогресс в изучении этого таинственного явления природы.
Часть первая. ТОЛЬКО ОПИСАНИЯ Глава 1. ОБЫКНОВЕННАЯ ШАРОВАЯ МОЛНИЯ За последнее столетие о шаровой молнии написано много научных и научно-популярных статей и книг. Ей посвящены тысячи целенаправленно поставленных экспериментальных и теоретических исследований. Она попала даже в школьные учебники. Тем не менее, ШМ, по-прежнему, уверенно удерживает за собой титул малоизученного, непонятного, таинственного и опасного явления природы. Но прежде чем углубиться в загадки и проблемы ШМ познакомимся вкратце со статистически достоверной информацией о ее внешнем виде, длительности существования и особенностях движения, т. е. с данными удостоверяющими факт реальности ШМ как геофизического феномена. 1.1. Наблюдения ШМ в естественных условиях Начнем этот раздел с нескольких описаний наблюдения ШМ в естественных условиях, чтобы было ясно, с каким материалом придется работать дальше. 1. Лето 1946–47 гг. Старый Изборск Псковской обл. Наблюдатель — Одарайская З. Д. «Было 18 часов. Рабочий день кончился, но за окном шел дождь с грозой. Я сидела в комнате аптеки за столиком напротив окна. На стене, у окна, на уровне моей головы, не дальше полуметра от меня висел репродуктор в виде тарелки черного цвета. По случаю грозы репродуктор был выключен. Так как он был от меня совсем близко, то я ясно услышала треск в центре репродуктора и увидела искру, которая появилась одновременно с треском. Искра стала расти, и секунды через 2–3 образовался четко очерченный огненно-желтый шар, немного вытянутый в длину, диаметром 25–30 сантиметров. Шар проплыл рядом с моим ухом, а я даже дышать боялась. Шар проплыл медленно и плавно всю длину комнаты (7–8 метров). Доплыв до открытой двери в кухню, свернул в складскую комнату, а оттуда на застекленную веранду, затем через разбитое стекло в сад. Куда она делась дальше, не могу сказать. Но взрыва не слышала. Издалека шар выглядел каким-то блеклым, не ярким.
Я шла за ним, стараясь близко не подходить. Репродуктор остался исправным. Все это длилось 20–25 секунд. 2. Июль — август 1973 года, г. Феодосия. Наблюдатель — Вендеревских В. В., военнослужащий. «В тот день стояла сильная жара, а вечером, часов в 18–19, наползла большая туча и началась сильная гроза. Мы стояли у открытых окон на втором этаже четырехэтажного здания. Одна из молний попала в опору ЛЭП, которая находилась на расстоянии 700–800 метров от нас. На вершине опоры ЛЭП образовался шар. На таком расстоянии диаметр его был 25– 30 сантиметров, как большая тарелка. Начальное свечение его напоминало свечение дуги электросварки. Потом шар оторвался от вершины опоры и начал двигаться по проводу (как известно, по вершинам опор ЛЭП идет нулевой провод). Этот провод начал светиться бело — красным светом. Светился он на участке от шара до вершины опоры. Длина этого участка провода на таком расстоянии, казалось, была 1–1,5 метра. Шар, пройдя это расстояние, на миг остановился, потом соскочил на следующий провод, находящийся ниже, и, не меняя цвета и яркости, прокатился некоторое расстояние по этому проводу и взорвался. Взрыва слышно не было, но от шара в разные стороны полетели маленькие шарики, которые сразу упали на землю и исчезли. Однако, основной шар не исчез: стал меньше в диаметре и изменил цвет. Цвет сделался бело-оранжевый. После взрыва шар соскочил на следующий провод, идущий ниже. Опять прокатился по проводу некоторое расстояние, снова остановился, как-то подпрыгнул над проводом, от него отделилось еще несколько шариков — искр, а сам он упал на последний нижний провод. Цвет его стал сразу же оранжево — красным. Снова прокатившись по проводу, шар упал на землю и исчез. Падая с провода на провод, шар двигался не строго по вертикали, а по дуге. Перед тем, как упасть на землю, он имел диаметр (с такого расстояния) 10–15 сантиметров. Все это мы наблюдали в течение 2–3 минут. Двигался шар довольно быстро, так как прошел за все время немного больше половины расстояния между двумя опорами ЛЭП». 3. Июнь — август 1952 года, 14–16 часов, г. Жидачов Львовской обл. Наблюдатель — Давидчак М., инженер-электрик. «Надвигалась гроза, начался сильный дождь. Внезапно раздался сильный раскат грома, и молния ударила в дерево на
расстоянии около 100 метров от меня. Тут же от дерева отделился очень яркий шар величиной с футбольный мяч (20– 25 сантиметров в диаметре), похожий на солнце. Он начал медленно (со скоростью 1–2 м с) удаляться от дерева на высоте 4– 6 метров от уровня земли. В течение существования ШМ (5– 10 с) слышалось шипение, похожее на шипение при работе электросварки. Потом в том месте, где находилась ШМ, раздался грохот, и она исчезла». 4. 7 июля 1977 года. Г. Оренбург. Наблюдатель — Яхимович О. Л. «Я живу в квартире на четвертом этаже. В тот день я проснулась в шестом часу. Сходила на балкон и сняла сушившееся там белье, так как накрапывал дождик, и было пасмурно. Я посмотрела на часы: было без четверти шесть. В этот момент за окном раздался оглушительный раскат грома. Я посмотрела в сторону балкона и остолбенела: в открытую балконную дверь катился по полу огненный желтый шар размером с футбольный мяч. Шар светился так сильно, что на него было больно смотреть. Причем, он не был однородным: внутри него по кругу двигались какие-то красные огненные языки. Шар прошел уже метра три вглубь комнаты, когда я в ужасе зажмурилась. Сколько времени я просидела с закрытыми глазами, сказать не могу, но когда я их открыла, в комнате ничего не было. На дворе хлестал ливень». 5. Июнь 1963 года. Оренбургская обл. Наблюдатель — Жиляев А. П. «Я сидел с женой и двумя товарищами за столом в задней комнате. Время было около четырех часов дня. День был теплый, солнечный. Все двери: входная с улицы на веранду, из веранды в заднюю комнату и из задней — в переднюю были открыты. На севере через открытое окно я увидел, что собираются тучи, но не придал этому значения. Вдруг через некоторое время в комнате произошел оглушительный взрыв. Уши заложило, язык не двигался. Дверной проем в переднюю комнату заволокло пылью. Через 5–7 секунд пыль осела, и из проема показался плывущий огненный шар 12–15 сантиметров в диаметре. Это был огненный сгусток, вытянутый несколько по линии полета. Внешняя поверхность шара была непостоянной: на ней образовывались то впадины, то выступы. Шар как бы внутри кипел.