книги из ГПНТБ / Сингер, С. Природа шаровой молнии

Глава 7

ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ШАРОВОЙ МОЛНИИ, ВЫВЕДЕННЫЕ ИЗ НАБЛЮДЕНИИ

Чем больше накапливается наблюдений шаровой мол­ нии, тем яснее становится, что сообщения очевидцев ука­ зывают на совершенно необычную и даже взаимоисклю­ чающую комбинацию ее свойств. Один из ранних иссле­

2) Цвет шаровой молнии бывает красным или голу­ бым, а иногда и тем и другим вместе.

3)Иногда шаровая молния неподвижна, иногда она движется очень быстро. Часто ее перемещение прямо про­ тивоположно направлению ветра, а иногда самый легкий ветер может изменить направление ее движения.

4)Хотя место, где возникает молния, обычно остается неизвестным, шаровая молния чаще всего движется близко от земли. Она может исчезнуть бесшумно или взорваться с громким треском, испуская светящиеся искры.

5)Шаровая молния может двигаться вдоль проводов или вдоль краев различных предметов, но в многочислен­ ных случаях ее путь никак не связан с какими-либо опо­

рами — она свободно парит в воздухе и даже появляется в закрытых помещениях.

Другими словами, любой из этих пунктов содержит явные противоречия. Имея в виду эти несоответствия, другой исследователь [453] заметил, что существует мно­ го явлений природы, еще не понятых человеком, но мало найдется таких, когда наблюдения только затрудняют объяснение.

Тщательно изучив литературу о наблюдениях шаровой молнии, Бранд [65] следующим образом суммировал ее свойства:

1. Шаровая молния представляет собой редко наблю­ даемый и длительно существующий электрический раз­ ряд, имеющий сферическую (реже грушевидную) форму, относительно более частый во время зимних гроз и по­ являющийся преимущественно в конце грозы. Действие (его более слабое, чем действие линейной молнии.

2.Шаровая молния обычно появляется в виде крас­ ного светящегося шара пли полого шара с нечеткими гра­ ницами диаметром 10—20 см, окруженного синеватой оболочкой. Она может быть также ослепительно белой и иметь четкие очертания.

3.Иногда шаровая молния издает шипение, жужжа­ ние или прерывистый звук. .

4.После ее исчезновения часто остается резко пах­ нущая дымка, которая кажется бурой в проходящем свете, голубой в отраженном свете и белой во влажном воздухе.

5.Время жизни ее колеблется от ничтожных долей секунды до нескольких минут; чаще всего оно составляет 3—5 с.

6.Шаровая молния может появиться из нижней части облака, свободно парить в воздухе или быть связанной с каким-нибудь предметом. Часто ей непосредственно пред­ шествует обычная молния, и шар возникает в месте пора­ жения или на небольшом расстоянии от него. Во многих случаях такой разряд-предшественник может отсутство­ вать.

7.Шаровая молния или исчезает бесшумно, или с не­ громким треском, или с оглушительным взрывом, при котором из нее во все стороны вырывается множество коротких выбросов. Иногда ее исчезновение сопровожда­ ется ударом линейного разряда в шар.

8.Скорость шаровой молнии, которая появляется из нижней части облаков и падает на землю, бывает значи­ тельной (превращение в линейную молнию). Вблизи по­ верхности земли и в закрытых помещениях она движет­ ся со скоростью примерно 2 м/с, а иногда может сохра­ нять полную неподвижность. Особенно часто это бывает

94 Глава 7

с прикрепленными шаровыми молниями, которые исчеза­

ветром, но чаще всего на путь шаровой молнии ветер не влияет.

9. Иногда вблизи места, пораженного линейным раз­ рядом, появляется несколько светящихся шаров. Одни большой шар может разорваться и выбросить несколько мелких шаров. В редчайших случаях возникают два ог-., ценных шара один над другим, соединенных цепью ма­ леньких светящихся бусіш, или же вместе с одиночным светящимся шаром появляется короткая цепь «четок» (переход в истинную неточную молнию).

10. Свободно парящие п прикрепленные шаровые мол­ нии, по-видимому, ведут себя совершенно различно, но могут переходить одна в другую. Парящий тип напомина­ ет разряды слабого тока очень высокого напряжения, сравнимые с разрядами от трансформатора Тесла. Для прикрепленной шаровой молнии, вероятно, характерно более низкое напряжение, по более сильный ток.

11.Парящие шары имеют красный цвет. Они избегают хороших проводников и обычно движутся по воздуху. Закрытые пространства их как будто притягивают, и они проникают туда через открытые окна, двери и даже через маленькие щели. Особенно предпочтительными оказы­ ваются различные дымоходы (возможно, присутствие дыма обеспечивает лучшую проводимость); поэтому эти шары часто появляются на кухне из плиты. Облетев по­ мещение несколько раз, шаровая молния может его по­ кинуть, часто прежним путем, а иногда новым. Шаровая молния безопасна, даже когда она оказывается в сере­ дине группы людей, ибо она держится на некотором рас­ стоянии от человеческого тела, являющегося хорошим проводником. Иногда молния 2—3 раза поднимается и опускается на несколько сантиметров или даже метров, что в комбинации с горизонтальным перемещением соз­ дает впечатление прыжков. Часто она вертикально спу­ скается из тучи почти до самой земли, а затем снова под­ нимается вверх.

12.Прикрепленные шаровые молнии бывают ослепи­ тельно яркими, либо белыми, либо голубыми. Они за-

держиваются на хороших проводниках и особенно на высоких заостренных предметах или же катятся вдоль таких проводников (например, по водосточным трубам). Они нагревают предметы, с которыми соприкасаются, в том числе человеческое тело. В последнем случае такой контакт может вызвать тяжелые ожоги; иногда они про­ ходят под одежду, часто принося смерть.

} 13. Переход парящей молнии в прикрепленную проис­ ходит после короткой паузы, когда шар внезапно уст­ ремляется к находящемуся поблизости проводнику (в ча­ стности, к воде). При соприкосновении с водой он может исчезнуть бесшумно или со взрывом либо продолжать существовать в виде неподвижной шаровой молнии. Шаровые молнии, падающие из туч, как правило, продол­ жают свое движение, пока не ударятся о землю, после чего взрываются.

14. Превращение прикрепленного шара в свободно парящий происходит чрезвычайно просто — он взмывает вверх, после чего обычно по наклонной траектории под­ нимается к облакам. Однако такой шар, как правило, исчезает почти сразу после начала движения.

Так Бранд суммировал чрезвычайно разнообразные формы поведения шаровой молнии, о которых сообщали очевидцы, и составил одну из наиболее полных и авто­ ритетных сводок замеченных особенностей этого явления. Необходимость получения более систематизированных данных об этих свойствах привела к созданию анкет, многие из которых были опубликованы для руководства будущим исследователям. Нижеследующий перечень включает типичные вопросы и те свойства, которые счи­ тались наиболее важными в опубликованных до сих пор анкетах [ср. 65, 181, 230, 321, 420, 453, 516].

Анкета

1.Размеры

2.Форма. Сведения этой категории включают на­ личие выбросов, лучей, а также ореолов и ко­ роны

3.Цвет

4.Длительность существования

5.Свидетельства высокой температуры

6.Движение. В этот пункт включаются сведения

о скорости, пройденном пути, вращении и на­ правлении перемещения (с учетом ветра)

7.Запах

8.Звук

9.Выбрасывание искр или молний из шара

10.Обстоятельства исчезновения шара (со взры­ вом или бесшумно)

11.Следы, оставленные шаром. Ожоги, поврежде­ ния и т. д.

12.Изменения внешнего вида шара; изменения размеров или цвета

13.Время суток

14.Появление во время грозы

15.Связь со вспышками линейной молнии

Ванкетах нередко содержались дополнительные во­ просы, которые в приведенном перечне опущены. Некото­ рые исследователи считают, что на образование или пове­ дение шаровой молнии влияют топографические особен­ ности той местности, где она появилась [420, 453]. Другие считают существенными интенсивность испускаемого мол­ нией света и его распределение по поверхности шара, а также четкость или смазанность границ [65, 420]. Особый интерес вызывают сведения о магнитных или электриче­ ских эффектах шаровой молнии [65, 321]. Более новые обзоры наблюдений шаровой молнии составлялись из ответов на анкеты, приспособленные для статистической обработки, в том числе с применением вычислительных машин [321, 420]. Этот метод более удобен п надежен, не­ жели простое изложение очевидцами всех тех свойств, которые они заметили. Однако следует принимать во внимание и состав самой анкеты. В двух обзорах, осно­

ванных на прямых ответах на вопросы анкеты, оказал­ ся обойденным вопрос о направлении движения шаро­ вой молнии по отношению в ветру. Между тем неко­ торые исследователи считают эту проблему одной из главных причин отсутствия полноценной модели шаровой молнии.

Сводки Бранда [65], Мак-Налли [321] и Рейла [420] содержат сведения более чем о 800 наблюдениях, кото-

теми, которые публиковались после 1919 г. (самый позд­ ний случай, учтенный Брэндом), дают богатый материал о свойствах шаровой молнии. Обзор Бранда включает 215 сообщений о шаровой молнии, выбранных из 600 с лишним; они охватывают достаточно большую геогра­ фическую область (главным образом в Европе) пример­

ено за столетие, предшествовавшее публикации. Два ^более поздних обзора опирались на наблюдения, собран­ ные двумя научными центрами. Надежность этих сооб­

лись как двигавшиеся по воздуху все время или хотя бы частично. Таким образом, остальные случаи, составляю­ щие большинство, вообще не относились к свободно дви­ гавшимся в воздухе светящимся массам, а потому их нельзя определять как шаровые молнии в общепринятом

свойства шаровой молнии рассматриваются в порядке

лось, как правило, о более крупных размерах. Очевид­ но, оценка размеров зависела от расстояния до объекта, которое в свою очередь определялось лишь приблизи­ тельно. Бранд пришел к выводу, что средний диаметр шаров, для которых были получены надежные оценки, составляет около 20 см. Диаметр большей части молний, которые, согласно Бранду, наблюдались с близкого расстояния, может быть, даже не превышает 15 см. В 156 наблюдениях, собранных Нориндером [361], чаще всего указывается диаметр 25 см, а в 400 сообщениях, собранных Барри [36],— 30 см, что в общем согласуется

о

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 ІЗО Диаметр, см

Р H с. 19. Диаметры шаровоіі молнии.

с результатами сводки Мак-Наллп [321]. Реііл [420] дает несколько'больший средний диаметр — примерно 35 см.

Распределение диаметров шаровой молнии по мате­ риалам четырех основных обзоров показано на рис. 19. Для каждой из четырех групп даны сглаженные кри­ вые. В каждом обзоре были выведены средние значения и указаны числа случаев в выбранных интервалах зна­ чений диаметров. Однако эти интервалы во всех обзорах выбраны по-разному; их величина соответствует рас­ стояниям между отметками на каждой кривой рис. 19. По двум последним обзорам можно сделать вывод, что функция распределения (относительное число появлений шаровых молний, диаметр которых не превышает неко­ торого определенного значения) экспоненциально приб­ лижается к единице с ростом диаметра [321, 420]. Это мо­ жет служить основой для предположения о взаимосвязи этих характеристик с другими параметрами, описывающи-

,ми грозу, которые также имеют логарифмическую функ­ цию распределения, например: напряженность электри­ ческого поля в атмосфере, а также заряд, ток п скорость нарастания тока при разрядах молнии.

несколько овальных или яйцевидных образований. В пос­ ледних наблюдениях все чаще упоминается тор: в обзо­ ре Мак-Налли сообщается о ^62^ светящихся кольцеоб­ разных формах. В отдельных случаях отмечаются иные

.формы: миндалевидные, сердцевидные, стержиевпдные и грушевидные. В нескольких сообщениях о пламевндных образованиях указывалось на неправильную фор­ му молнии. В ряде случаев были замечены ореолы или короны, исходящие из самой массы [88, 259, 424].

Из цветов молнии в пяти основных обзорах, в кото­ рых отмечался этот параметр [36, 65, 164, 321, 420], чаще всего упоминаются красный и оранжевый. У Бранда и Галли красный цвет указывался несравненно чаще всех остальных, этот же цвет наиболее частый и у Мак-Налли, однако, согласно Рейлу, оранжевая окраска отмечалась чаще, чем красная. Красный или красно-желтый цвет указывается в 60% случаев, рассмотренных Барри. Не­ редко сообщалось также о желтом, белом, голубом и бело-голубом (по порядку уменьшающейся частоты ука­ заний) — всего в 200 с лишним случаях. Хотя в других обзорах упоминается о значительном числе голубых ша­ ров, Барри в своих исследованиях обнаружил, что голу­

молнию (36]. Однако он включил лиловый и фиолетовый цвета как характерные для шаровой молнии продолго­ ватой формы. Зеленый цвет отмечается относительно редко; имеются также упоминания о необычных черных сферах, которые не излучают света [164, 310]. Наблюда­ лись также многоцветность и смеси цветов.

Подавляющее большинство наблюдений шаровой молнии показывает, что время жизни ее составляет ча­ ще всего от 1 до 5 с. Довольно значительное число мол­ ний исчезает менее чем за 1 с, а случаи существования, превышающие 5 с, встречаются заметно реже. Некото­ рые шаровые молнии существовали около 1 мни, и пме-

100 Глава 7

ются отдельные сообщения о 9 мин [230, 258] и 15 мии [65]. При оценке времени жизни шаровой молнии обычно возникают следующие трудности: появление или исчез­ новение шара остается незамеченным из-за его движе­ ния, а к тому же оценка времени очевидцами, внезапно столкнувшимися с необычным явлением, может быть лишь весьма приблизительной. Длительные времена жизни',, достигающие минуты, в обзоре Барри оказались харак­ терными для неподвижных голубых или бело-голубых сфер, а потому он пришел к выводу, что на самом делв эти явления были огнями св. Эльма [36].

Во многих сообщениях специально отмечалось, что шаровая молния не выделяет тепла, как следовало бы ожидать от тела, испускающего интенсивный свет. Об этом свойстве, которое привлекает внимание только при наблюдении молнии с близких расстояний, сообща­ ется в подавляющем большинстве случаев. Кроме при­ водившихся выше примеров, только в четырех сообще­ ниях из обзора Рейла (в котором перечислено 55 случа­ ев, когда светящиеся шары наблюдались с расстояния менее 15 м), указывается на ощущение тепла. Барри высказал предположение, что светящиеся сферы, не излу­ чающие тепла, были отождествлены с шаровой молнией неправильно и скорее всего были огнями св. Эльма. При этом он, по-видимому, исходит из того, что электри­ ческий разряд (или сходное с ним явление) всегда свя­ зан с высокой температурой. Однако в гл. 5 (стр. 68— 69) приведены примеры случаев, при которых такая ошибочная классификация невероятна, но какие-либо тепловые явления все же отсутствуют. С другой стороны,

Бранд пришел к выводу, что обычно тепловые эф­ фекты не наблюдаются у молнии, свободно парящей в воздухе, тогда как шары, прикасающиеся к проводникам (или к человеческому телу), действительно обжигают. Кроме того, высокие температуры могут быть связаны только с шарами белого и бело-голубого цвета [321]. Тем­ пературу яркой желто-белой шаровой молнии, о которой сообщал в 1967 г. советский наблюдатель, хорошо зна-