шаровая молния какие звуки издает
Шаровая молния какие звуки издает
Летний полдень. Парит. Вдруг небо начинает быстро темнеть. Веет прохладой. Налетевший порыв ветра поднимает пыль и несёт её вдоль улицы. Проходит несколько минут, и первые крупные капли дождя падают на землю, оставляя на пыли большие тёмные пятна. Скоро дождь усиливается, — вот он уже полил сильными струями, создавая сплошную завесу из воды. Вдруг в свинцовом небе сверкнула извилистая огненная лента… Молния! Она ударила где-то близко, и через одну-две секунды раздался такой звук, как будто поблизости загрохотали орудийные выстрелы. Ещё несколько молний, сильных раскатов грома — и дождь утих, небо прояснилось. Гроза пронеслась мимо.
Мощные раскаты грома и ослепительные вспышки молнии внушали раньше людям страх. Наблюдая разрушения, иногда причинявшиеся молнией, человек, полный предрассудков и суеверий, считал, что молнию вызывают боги или могущественные силы, что молния «в наказание» убивает и калечит людей и сжигает их кров. В древнегреческих легендах говорится, что главный греческий бог — громовержец Зевс — в своём гневе мечет огненные стрелы — молнии. В русских поверьях считалось, что грозой управляет «Илья-пророк», разъезжающий в своей колеснице по небу.
Однако, несмотря на страх перед молнией, уже в глубокой древности люди внимательно наблюдали и изучали это грозное и прекрасное явление природы. Уже несколько десятков лет учёные исследуют его. Благодаря их самоотверженному и упорному труду, одно из интереснейших явлений природы — молния и сопровождающий её гром — в настоящее время получило полное научное объяснение. Выяснилось, что ничего таинственного в этом явлении нет и что «божественные силы» здесь не при чём. Учёные могут искусственно создавать молнию, правда в небольших размерах, в своих лабораториях. Совсем крошечные молнии может получить, как это рассказано дальше, каждый читатель этой книжки.
Люди стремились изучить молнию не просто из любопытства. Они хотели научиться бороться с нею, хотели её победить. Непобеждённая молния очень опасна. Она может смертельно поразить человека, разрушить здание, вызвать взрывы и пожары, причиняющие миллионные убытки, создать тяжёлые аварии электростанций, которые прекратят отпуск энергии. Всё это нарушает нормальную жизнь и работу людей.
Чтобы бороться с молнией, люди стремились изучить её. Без знаний победить молнию было невозможно. «Всё даётся знанием, победа — тоже», — говорил Максим Горький.
В этой небольшой книжке мы расскажем о том, как возникают молния и гром, какой вред может причинить молния и как защититься от её разрушительного действия. Начнём мы с основных сведений об электричестве, без которых всё дальнейшее не будет читателю понятно.
I. Некоторые сведения об электричестве
1. Молния и электрическая искра
Две с половиной тысячи лет тому назад греческий учёный Фалес из города Милета заметил, что если янтарь (жёлтую смолу, употреблявшуюся для украшения) натереть мехом, то он может притягивать лёгкие предметы — например, волокна или соломинки. По-гречески янтарь назывался электроном. От этого слова и получило своё название электричество.
Потом было обнаружено, что такие же свойства, как янтарь, приобретают и некоторые другие предметы, например, стекло, эбонит (вещество, из которого делают гребёнки, граммофонные пластинки и т. д.), если их натереть шерстью, шёлком или мехом. Тогда говорят, что эти предметы наэлектризованы.
Эбонитовую гребёнку можно наэлектризовать, расчёсывая ею волосы. Тот, кто видел, как в темноте расчёсывают чисто промытые и сухие волосы гребёнкой, замечал голубоватые искорки и слышал их треск.
Одна из первых машин, которую человек построил для получения электричества (это было в конце 17 века), состояла из стеклянного шара, вращающегося на железной оси. Когда натирали сукном вращающийся шар и затем дотрагивались до него рукою, то между шаром и рукой в темноте был виден свет и слышался треск. При быстром вращении шара наблюдались слабенькие искорки. Кажется сначала удивительным, что эти маленькие слабенькие искры и их лёгкий треск имеют такое же происхождение, что и громадная ослепительная молния и сопровождающий её гром. Но это именно так. Уже 200 лет тому назад учёные окончательно установили, что молния — это электрическая искра.
Впервые это доказал в 1752 году знаменитый американский учёный и общественный деятель Вениамин Франклин.
Летом 1752 года в американском городе Филадельфия можно было наблюдать странную картину. Забравшиеся под навес два взрослых человека (старшему на вид было лет 45, другой был совсем юноша) запускали шёлковый змей. Это были Франклин и его сын. К концу шнурка змея, прикреплённого шёлковой лентой к столбу, отец с сыном привязали массивный железный ключ от садовой калитки (рис. 1). Только сына посвятил отец в тайну своих опытов, опасаясь, в случае их неудачи, язвительных насмешек. Он тревожно стоял у змея, ожидая результатов опыта, как приговора своим многолетним исследованиям.
Рис. 1. Франклин с сыном запускают змея. (Со старинной картины.)
Вот надвинулась туча и прошла мимо. Никаких результатов, никаких следов электричества… И вдруг волокна шнурка натянулись, как это бывало при опытах с электричеством, проводившихся учёным в лаборатории. Франклин быстро поднёс палец к ключу и… сотрясение, которое он получил от проскочившей при этом сильной электрической искры, показалось ему приятнейшим из ощущений.
Ведь он добился того, чего так страстно и упорно желал! Его открытие возбудило весь учёный мир того времени. Бледная искра, издавшая негромкий треск, прозвучала громом на весь мир, доказав, что молния — это электрический разряд. Франклин как бы низвёл молнию на землю, отняв её у таинственных «неземных сил».
В том же 1752 году великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов, откликаясь на открытие Франклина, так описывал сходство между искрой, получаемой от натёртого сукном стеклянного шара, и грозовыми разрядами — молниями:
Шаровая молния. Новая гипотеза о её происхождении
Иногда, при наличии определенных условий, небольшой и относительно шарообразный кусочек атмосферы, которая нас окружает, на короткое время загорается.
Эти шары огня называют блуждающими огнями, огнями святого Эльма, призрачными огнями или шаровыми молниями. Прежде считалось, что они зависают нам могилами, танцуют вдоль берегов рек, сигнализируют о приближении землетрясения и проникают в салоны самолетов. Даже сегодня у нас нет четкого объяснения того, как они возникают и что они делают. Но это вовсе не значит, что ученые оставили попытки выяснить это. В июне китайский ученый Хуэй-Чунь У (Hui-Chun Wu) предложил новое убедительное объяснение этого феномена, опубликовав статью в журнале Scientific Reports.
Некоторые огненные шары являются продуктом жизнедеятельности живых организмов. Например, разложение живой материи в болотистой местности (или даже на местах массовых захоронений в польских лесах) приводит к высвобождению метана и фосфоросодержащих газов, таких как фосфороводород, которые могут внезапно загореться при контакте с кислородом, в результате чего возникает мерцающее световое пятно, зависшее в воздухе. Другие огненные шары имеют электрическую природу, вспыхивая внутри земли во время землетрясений, когда в результате столкновения каменных глыб высвобождается поток электронов, поднимающихся на поверхность, где они вступают во взаимодействие с воздухом, порождая вспышки света. Но некоторые огненные шары формируются в атмосфере, обычно во время сильных гроз, и их называют шаровыми молниями.
Шаровые молнии могут быть любых цветов радуги и самых разных размеров — от обычного игрушечного стеклянного шарика до больших фитболов, на которых люди иногда сидят. Они могут образовываться внутри закрытых пространств, спускаться по каминным трубам и даже проникать через закрытые окна. Помимо того, что они производят свет, шаровые молнии могут генерировать разряды и зачастую издают шипение или жужжание, а также сильный неприятный запах. Обычно шаровая молния существует в течение всего нескольких секунд и горит с интенсивностью яркой бытовой лампочки. Непредсказуемый и изменчивый характер шаровых молний мешает сформулировать убедительную теорию, объясняющую ее природу, однако сообщения о ее странностях поступали в течение многих веков и продолжают поступать сегодня.
Проникновение шаровых молний в жилые дома и их способность образовываться внутри самолетов оказалось крайне сложно объяснить. Объяснения того, как они образовываются, даже более разнообразны, чем их физические характеристики. К примеру, согласно различным теориям, шаровая молния может представлять собой облако раскаленных кремниевых частиц, природную ядерную реакцию, эпилептическую галлюцинацию, возникающую из-за воздействия молнии, миниатюрную черную дыру, соединение целлюлозы и других природных полимеров и наполненный микроволнами пузырь плазмы.
Гипотеза микроволновых пузырей легла в основу работы У, ученого из Чжэцзянского университета в Ханчжоу, Китай. Прежде ученые предполагали, что такие пузыри могут образовываться под воздействием микроволнового излучения грозовых облаков или атмосферных мазеров, однако У выдвинул гипотезу о том, что эти микроволны исходят от пучка электронов, которые разгоняются почти до скорости света, когда молния ударяет в землю. Эти электроны разгоняются до таких скоростей под воздействием электрического поля, возникающего, когда поток электронов пошагово движется от основания облака к земле непосредственно перед яркой вспышкой молнии. «На кончике вспышки молнии, достигшей земли, — пишет У, — может образовываться пучок электронов, движущихся с околосветовой скоростью, который в свою очередь порождает интенсивное микроволновое излучение».
Независимо от источника, атмосферные микроволны порождают плазму, заряжая окружающий воздух. Это излучение оказывает достаточно сильное давление, чтобы сформировать из рассеянной плазмы пузырь, который мы называем шаровой молнией. Микроволны, которые оказываются внутри этого пузыря, продолжают порождать плазму и, таким образом, сохранять пузырь на протяжении его короткой жизни. В конце концов шаровая молния затухает, потому что излучение внутри пузыря рассеивается. Иногда этот пузырь прорывается, микроволны высвобождаются наружу, что приводит к взрыву.
Присутствие микроволн и плазмы, как компонентов шаровой молнии, может объяснить некоторые из ее свойств. К примеру, микроволны могут проникать через оконное стекло, поэтому закрытые окна не мешают появлению шаровых молний в помещении. Микроволны также могут производить заметный звук в момент их контакта с внутренним ухом человека, а плазма, которую они порождают, в свою очередь может производить из атмосферного кислорода озон, обладающий резким запахом.
От других теорий теорию о микроволновом происхождении шаровых молний отличает то, что она объясняет, как они появляются внутри самолетов. Электроны, являющиеся крохотными родственниками атомов, способны проходить через металлическую обшивку корпуса самолета после того, как они достигли околосветовых скоростей за его пределами, благодаря вспышке молнии. Затем электроны, оказавшиеся внутри самолета, излучают микроволны, которые и образуют шаровую молнию. Последовательность электроны-микроволны-плазма также объясняет размер шаровых молний, поскольку длина пучка электронов, разогнавшихся под воздействием удара молнии, соответствует типичному диаметру возникающего в результате микроволнового пузыря — примерно 20-50 сантиметров.
Как это всегда бывает с новыми научными гипотезами, теперь нужно проделать массу работы, чтобы подтвердить предположение У. Потребуется провести множество экспериментов, чтобы проверить механизм электрон-микроволна-плазма, в результате которого образуется шаровая молния. Здесь необходимо будет разработать методику генерирования шаровых молний по запросу, а затем изучить характеристики электронов и микроволн.
По мнению У, если его гипотеза подтвердится, его теория поставит несколько важных вопросов, касающихся угроз, порождаемых быстрыми электронами и микроволновым излучением, возникающими рядом с людьми, попавшими в грозу.
Самое таинственное природное явление – шаровая молния
Факт существования и вопросы о том из чего состоит шаровая молния — движущийся светящийся электрический шар над землей — долгие века беспокоили ученых, создавая вокруг себя огромный пласт мифов и легенд. Это мистическое природное явление, которое также может называться “земной молнией”, обычно появляется во время грозы в виде сферы, дрейфующей над землей — цветовая гамма этих объектов варьируется от оранжевого до желтого. Длится явление, как правило, недолго — всего пару секунд, но сопровождается шипением и резким запахом. Ее пытаются создавать экспериментально и строят теории, но ценным источником информации остаются рассказы очевидцев.
Наверное, в детстве каждый из нас слышал истории о шаровых молниях, которые залетают в дома и могут вызвать пожар. А потому наши бабушки настаивают: форточки во время грозы должны быть закрыты — чтобы в них не дай бог не залетела шальная шаровая молния. Судя по многим историческим свидетельствам, с шаровыми молниями или похожими на них явлениями люди регулярно сталкиваются еще с античных времен и в разных уголках света.
Явление это достаточно загадочное и имеет свои последствия. Как не стать жертвой этого природного бунта, что делать если все же довелось встретится и чем опасна встреча мы сегодня и поговорим.
Что такое шаровая молния?
Как уже было сказано, шаровая молния — это шаровидное скопление электрического тока. Является очень редким явлением, до такой степени, при этом существует масса интересных историй, связанных с ними.
Очевидцы по-разному описывают их, поэтому точное представление о их внешних характеристиках дать сложно. Примерно собрав все данные можно описать ее как прозрачной, так и имеющей цветные отливы полосу или искру округлой формой, дисковидной, каплевидной.
Движение этого вида также непонятно, одни говорят о траектории из стороны в сторону, другие снизу вверх и так по кривой, третьи вообще описывают непонятные и порой непредсказуемой траектории. Есть данные о том, что они могут отважатся от объектов в том числе людей, домов, машин, либо притягиваться ими или даже проходить сквозь твердые объекты без последствий. Условия возникновения также разнятся, есть данные о возникновения этого чуда как в спокойную, так и в ненастную погоду, в дождь.
После появления шары пропадали разными способами, когда-то просто растворялись, постепенно рассеивались, уходили в другие предметы, взрывались и при этом могли нанести вред. Действие на человека также описывается по-разному, кому-то от встречи с ними ничего не было, кто-то после встречи уходил из жизни.
Из рассказов всех обывателей была составлена некая характеристика этого явления:
Откуда берется шаровая молния?
Люди наблюдали за этим явлением с древнейших времен, относясь к нему и со страхом, и с интересом одновременно. Самым обиходным предположением о возникновении этого чуда является миф о том, что пес Цербер, служивший в аду, принимал форму огненного шара, выходил из-под земли и уничтожал всех, кто появлялся на его пути. Это пришло с Греции, на Руси это связывали с действиями Змея Горыныча, в Риме ассоциировали с огненным вороном, который нападал на мегаполисы и кидался углями.
Первые более-менее научные данные о таком явлении природы, как шаровая молния появились в средние года девятнадцатого века, когда на основе рассказов очевидцев были созданы некоторые характеристики. Многие физики пытались дать объяснение происходящему. Известный ученый Капица выдвинул предположение, что шарообразные молнии образуются на некой электромагнитной оси, при разряде в пространстве от грозовой тучи до земли. Еще одна версия в том, что это очень высокой плотности плазма, распространяющая короткие волновые лучи. Было предположение что это нечто созданное из газа, но из какого и откуда он берется неизвестно. Нужно отметить есть и такие кто вообще опровергают существование этого вида молний, полагая что это всего лишь зрительный обман или глюки «очевидцев».
Разновидности
Принято выделять два вида молний. Первый имеет красный цвет и оттенки, который спускается с неба и при соприкосновении с каким-либо земным объектом он взрывается на кусочки принося урон и вред. При этом она размером с футбольный мяч и издает звуки шипения или жужжания.
Второй тип может передвигаться над землей и имеет белый оттенок и свечение. Притягивается к проводникам электричества, но при этом может иметь соприкосновение и с человеком, и с неодушевленным предметом.
Чем опасна?
Движение ее все же остается загадкой. Возникают вопросы почему в одни предметы она врезается и уничтожает, а другие обходит по касательной, не причиняя вреда исчезает.
Известно, что при столкновении с человеком люди страдают, получают крупные ожоги и глубокие раны, погибают или остаются калеками, а в воздух выделяется сера, вызывая специфические запахи.
Как вести себя при встрече?
Что бы ни стало причиной образования молнии, нужно всегда помнить, что это опасность, которая может привести к непредсказуемым последствиям в том числе и летальному исходу. Что же делать при шаровой молнии при первой встрече не зависимо от месторасположения, дома или улице не стоит впадать в панику и ужас, не двигайтесь слишком резко, не стоит впадать в бегство, так как молния слишком чувствительна к любым движениям воздуха и будет направляться к любым его движениям.
Стоит не торопясь, размеренно сдвинутся с пути шара, сторонясь его и ни в коем случае не вставать спиной. Если вы находитесь в доме и она проникла к вам, нужно тихо подойдите к окну и откройте его, она должна вслед с движением воздуха вылетит на улицу.
Ни в коем случае не нужно кидать в шар вещи или какие-то предметы. Это можно привести к взрыву, который приведет к печальным последствиям по отношению к человеку: ожоги, вплоть до всей поверхности тела, травмы, порезы, раны и даже остановка сердца. Если все же вас настигли последствия столкновения с неминуемым, тебя задел шар последует скорее всего потеря сознания. Важно чтоб кто-то оказался рядом и помог потерпевшему, перенес его на свежий воздух или в другую комнату, где можно открыть окна, накрыть теплым пледом, и сделать первую реанимацию параллельно вызвать скорую помощь.
Интересные факты
С этой загадкой связано множество тайн и загадок. Некоторые из них сейчас рассмотрим.
Одним это достаточно непредсказуемое явление, которое может внезапно настигнуть и бесследно исчезнуть и непонятно из чего состоит шаровая молния.
Самое таинственное природное явление. Откуда берется шаровая молния и чем она опасна?
Ученым из США и Финляндии удалось создать шаровую молнию в лаборатории. Рассказываем, как они создали светящийся шар энергии, как он устроен и опасна ли шаровая молния.
Читайте «Хайтек» в
Что такое шаровая молния?
Шаровая молния — это 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 остается открытым.
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.
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).
Сомнения по поводу существования шаровой молнии
Вплоть до 2010 года вопрос существования шаровых молний был принципиально опровержимым. 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 учеными 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 расчеты показывают, что магнитные поля определенных 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.
23 июля 2012 года на Тибетском плато шаровая молния попала в поле зрения двух бесщелевых спектрометров, с помощью которых китайские ученые изучали спектры обычных молний. В итоге были зафиксированы 1,64 секунды свечения шаровой молнии и ее подробные спектры.
В отличие от спектра обычной молнии, в котором в основном присутствуют линии ионизированного азота, спектр шаровой молнии наполнен линиями железа, кремния и кальция, которые являются основными составляющими веществами почвы.
Данное приборное наблюдение, вероятно, означает, что гипотеза фосфенов не является исчерпывающей.
История наблюдений за шаровой молнией
В первой половине XIX века французский физик, астроном и естествоиспытатель Франсуа Араго, возможно, первым в истории цивилизации произвел сбор и систематизировал все известные на то время свидетельства появления шаровой молнии. В его книге было описано 30 случаев наблюдения шаровых молний.
Статистика небольшая, и неудивительно, что многие физики XIX века, включая Кельвина и Фарадея, при своей жизни были склонны считать, что это либо оптическая иллюзия, либо явление совершенно иной, неэлектрической природы. Однако количество случаев, подробность описания явления и достоверность свидетельств возрастали, что привлекло внимание ученых, в том числе известных физиков.
Большой вклад в работу по наблюдению и описанию шаровой молнии внес советский ученый 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.
Современные свидетельства
Исторические попытки воспроизвести шаровую молнию искусственно
Было сделано несколько заявлений о получении шаровой молнии в лабораториях, но в основном к этим заявлениям сложилось скептическое отношение в академической среде. Остается открытым вопрос: «Действительно ли наблюдаемые в лабораторных условиях явления тождественны природному явлению шаровой молнии»?
Современное воспроизведение шаровой молнии
В середине февраля команда финских и американских специалистов заявила, что создала в лаборатории квантовый магнитный вихрь, который имел те же свойства, что и шаровая молния.
Команда использовала два противоположно направленных потока электрического тока, в результате чего образовался синтетический электромагнитный узел шаровой формы, который и в самом деле подходит под описания шаровой молнии.
Микко Меттенен из университета Аалто в Хельсинки полагает, что шаровые молнии носят не только электрическую, но и квантовую природу. Их эксперимент стал возможен благодаря изучению скирмионов — квантовых квазичастиц, математическая модель которых отражает реальное (а не схематическое) поведение протонов и нейтронов в атоме.
Согласно словам Меттенена, скирмионы они обладают необычными свойствами, так как их «иголки» заряжены положительно, а «туловище» — отрицательно.
Благодаря этому «квантовые ежи» отличаются высокой стабильностью — возможно, именно они будут использованы в качестве ячеек памяти в компьютерах будущих поколений.
Шаровая молния опасна?
По свидетельствам очевидцев, важно не делать резких движений и не бежать: шаровая молния чрезвычайно чувствительна к любым завихрениям воздуха и вполне может последовать за ним.
Нужно спокойно свернуть с пути движения шара, пытаясь держаться как можно дальше от него, но ни в коем случае не поворачиваться спиной. Если шаровая молния оказалась в помещении, нужно медленно подойти к окну и медленными движениями открыть форточку: вслед за движением воздуха молния, скорее всего, вылетит наружу.
Также категорически нельзя ничего бросать в плазменный шар: это вполне может привести ко взрыву.
Отметим, что эти рекомендации являются частными, так как в данный момент не существует строгого алгоритма действий при встрече с шаровой молнией. Тут собраны общие и самые популярные советы.