Реферат: Гипотезы о природе шаровой молнии - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Гипотезы о природе шаровой молнии

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 237 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Гипотезы о природе шаровой молнии Все теории (гипотезы) о природе шаровой молнии разделяются на два класса по признаку места энергетического источника, поддерживающего жизнь ша ровой молнии. Это гипотезы предполагающие внешний источник и гипотезы с читающие что источник находится внутри шаровой молнии. К первому типу относятся: Шаровая молния - газовое или воздушное "необыч ное" образование. Предлагается, что молния медленно сжигает газ, состоя щий из метастабильных частиц или из частиц, которые поглощают энергию бл агодаря химическим реакциям, включающим пыль, сажу, и т.д., и так далее; Шар овая молния - сфера нагретого воздуха при атмосферном давлении; Шарова я молния - плазма с высокой плотностью, которая проявляет квантовую хара ктеристику прочностных свойств твердой фазы; Шаровая молния - образует ся благодаря определенной конфигураций электрического тока замкнутог о контура, поддерживающего собственное магнитное поле; Шаровая молния - существует благодаря некоторому виду воздушного вихря (подобно коль цу дыма) обеспечивающего локализацию люминисцентных газов; Шаровая мо лния - поддерживается микроволновым полем излучения, содержащееся внут ри тонкой сферической оболочки плазмы. Ко второму типу относятся: Шар овая молния - поддерживается высокочастотным излучением с частотой бол ее 100MHz; Шаровая молния - существует благодаря стационарному току текуще го из облака; Шаровая молния - это сосредоточенные, электрическими поля ми грозы, космические частицы. Приведенная классификация является сок ращенной классификацией Michel T. Talbot bo964@freenet.carleton.ca Ниже приведен перечень типов гипотез о природе шаровой молнии, который является несколько измененной классификацией составленной С.С ингером. Теория агломерации - объясняла явление шаровой молнии, как кон центрацию горючих веществ , которые загорались во время грозы; Электро статическая теория - по которой шаровая молния это конденсатор; Теория непосредственного зарождения шаровой молнии из вещества линейного раз ряда; Химическая теория возникновения шаровой молнии; Теории основан ные на ядерных реакциях; Теории представляющие шаровую молнию как сово купность заряженных пылевых частиц или капель жидкости; Ионные теории шаровой молнии; Вихревые теории шаровой молнии; Электрические теории (постоянный ток); Теории на основе паров веществ; Плазменные теории; Т еории связанные с электромагнитным излучением. В заключении краткого обзора теорий шаровой молнии хотелось бы подчеркнуть: Научное сообщес тво, в основном, убеждено, что шаровая молния - реальное явление (хотя оста ются некоторые скептики). Нет никакой общепринятой теории шаровой молн ии. Подобно многим, кто интересуется шаровой молнией, у меня есть своя ги потеза природы шаровой молнии. Моя теория не укладывается в приведенную выше классификацию, и относитс я к классу гипотез внутренней энергии. Ее суть состоит в том, что шаровая молния - это плазменная электромагнитная колебательная система, котора я создается грозовым разрядом и накачивается путем облучения электром агнитным излучением, возникающим при возбуждении естественных электро магнитных систем (конфигурация деревьев). Таким образом, в начальной ста дии шаровая молния накачивается путем электромагнитного излучения, а з атем она существует самостоятельно, медленно расходуя запасенную энер гию , подобно колебательному контуру с очень высокой добротностью. Физическая модель шаровой молнии На протяжении столетий многие исследователи во всем мире пытались раск рыть секрет шаровой молнии (далее ШМ), однако природа ее пока все еще остае тся тайной за семью печатями. Так, в монографии Дж. Барри «Шаровая и четочн ая молнии» [1] (1983) упоминается около четырехсот авторов, которые изучали яв ление ШМ. Среди них Ломоносов и Рихман (1753), Тейт (1880), Риманн (1897), Гезехус (1899). Осо бый интерес вызывают авторы, в работах которых высказаны более или менее реальные гипотезы природы ШМ: Рабат (высоковольтный электрический раз ряд в разряженном газе); Капица [2] (ШМ подпитывается невидимым каналом лин ейной молнии); Смирнов [3] (перезарядка ионов в плазме на многоэлектронных примесях); Барри (горение углеводородов), Стаханов [4] (образование высокот емпературных кластеров – высокомолекулярных пленок в виде пузырей) и д р. В 1975...1977 гг. Стаханов буквально предпринял штурм по попытке вскрыть прир оду ШМ. Через журнал «Наука и жизнь» он обратился к населению бывшего СС СР с просьбой к очевидцам прислать описания явления ШМ. Пришло более тыс ячи писем. Стаханов провел обработку полученных сведений. Результаты мо жно выразить его же словами: «материалы опроса населения еще раз подтвер дили, что реальность ШМ не вызывает сомнений, как и то, что вопрос о ее прои схождении продолжает оставаться открытым». И следует добавить: «...и пока какая-либо из высказанных гипотез не будет реализована в эксперименте». Анализ описаний очевидцев показал, что ШМ: плазменное образование, име ющее температуру в широких пределах 500...1500°С (судя по следам оплавления ме таллических вещей, нагреванию воды в сосудах, ожогам деревьев во время р азрушения ШМ). Вместе с тем излучение тепла и лучистой энергии до ее разру шения настолько мало, что она не оставляет никаких следов даже при проле те почти вплотную; шаровидное светящееся образование с четкой границей, отделяющей ее от окружающей среды. Движение ШМ не приводит к размыванию этой границы в воздухе (как при горении, например). Оболочка ШМ устойчива и упруга в условиях сильной деформации (при проникновении через щели и от верстия), причем шаровидная форма образования немедленно полностью вос станавливается; имеет большой разброс величин энергий (разрушены, напр имер, кирпичная дымовая труба, угол кирпичного дома; образовано углублен ие в асфальте; нагрета вода в ведре и т.д.); способна иметь большой величины электрический заряд, какой не может нести обычное тело такого же объема и массы. (Его силы достаточно, чтобы убить человека, животное, расплавить п ровода в радиоприемнике или в телефоне, как при коротком замыкании больш ого тока). имеет аномально большое время жизни, колеблющееся от 1 сек до 2 ми н. У обычной плазмы оно составляет примерно 10– 3 сек, а рекомбинация ионов длится всего 10– 10 сек (!) движется таким образом, что можно сделать заключен ие: направление ее движения зависит не только от направления ветра, но в б ольшей степени – от напряженности магнитного поля, поскольку она либо в ыталкивается в область с пониженной напряженностью (закрытое помещени е), либо движется по эквипотенциальным линиям магнитного поля (огибает с троения, ландшафт на определенном расстоянии). При этом вертикальное эле ктрическое поле на ее движение никак не влияет; является продуктом линей ной молнии (далее ЛМ), либо другого электрического разряда. Гипотеза ква нтовой природы ШМ Явления, сопровождающие разрушение ШМ, такие как схл опывание, взрыв, большие токи, освобождение тепловой энергии, сохраняюще йся при относительно длительном существовании ШМ, – все это принадлежн ости некой конструкции, долженствующие проявляться естественным образ ом при соответствующих предпосылках в атмосфере Земли. Анализируя свой ства ШМ и характеристики электрических и магнитных полей Земли способо м моделирования физических процессов, происходящих при разрядах ЛМ в ат мосфере, можно предложить новую гипотезу природы ШМ. Отклонение ЛМ от в ертикального положения наблюдается регулярно. Происходит это из-за тог о, что проводимость атмосферы неравномерна, поскольку неоднороден хими ческий состав, плотность и влажность воздуха. Можно также часто видеть, к ак от основного канала молнии отрываются боковые рукава, которые почти м гновенно исчезают в атмосфере. Некоторые из них попадают в благоприятны е для появления ШМ условия. Отклонения ЛМ могут произойти и при ударе ее о поверхность Земли, дерево или опору ЛЭП. Что же при этом происходит? При отклонении ЛМ от вертикального положения в восточном или западном напр авлениях она попадает под влияние скрещенных магнитного и электрическ ого полей Земли. Электроны плазмы в канале молнии, вращаясь под действие м магнитного поля по ларморовскому радиусу (под действием сил Лоренца), одновременно выталкиваются электрическим полем из плазмы за пределы о блака положительных ионов. Если при этом силы электростатического прит яжения между ионами и электронами оказываются равными центробежным, то электроны попадают на устойчивые квантованные (с квазиклассическим пр иближением) орбиты вокруг облака ионов и сжимают его в магнитной ловушке . Такое долгоживущее образование может иметь большой спектр величин за пасенной энергии (в нескольких ее видах). Самую существенную ее часть сос тавляет потенциальная электростатическая энергия разделенных зарядо в. Посмотрим, как согласуется предполагаемая модель ШМ с условиями в ат мосфере Земли. Силовые линии магнитного поля Земли направлены с севера на юг. Магнитная индукция его колеблется в пределах 3·10– 5...7·10– 5 Тл. Напр яженность электрического поля, направленного вертикально – от 2,5 до 130 В/ м и может достигать во время грозы гораздо больших величин. Рассчитыва я условие равновесия оболочек на орбитах для наиболее распространенно го случая наблюдаемой ШМ диаметром 10 см, получим следующие данные: скорос ть электронов на орбитах – 80м/с (сравните, скорость электронов в канале Л М – ?105 м/с); магнитная индукция для получения ларморовского радиуса 5см при скорости электронов 80м/с должна быть 10– 8 Тл (сравните, магнитное поле Зе мли – 3·10– 5 Тл). Таким образом, для образования ШМ необходимо, чтобы скорос ть электронов в ЛМ весьма замедлилась, а магнитная индукция Земли была б ы сильно ослаблена. Замедление скорости электронов вполне возможно пр и отклонении рукава ЛМ от основного канала. Что же касается ослабления м агнитной индукции, то оно может произойти лишь вблизи канала ЛМ, как резу льтат влияния ее вихревого магнитного пол я, поскольку она представляет собой ток, который мо жет достигать величины 4·104 А. Расчет также показывает, что для образован ия одной электронной оболочки ШМ (принятой величины) необходимо пример но 2·109 электронов (исходя из принципа Паули). А для того, чтобы конструкция ШМ была устойчива к магнитному полю Земли, таких оболочек необходимо око ло 103. В этом случае ионизация плазмы составит всего около 1%, что вполне реа льно при таких температурах. Состояние материи, которое достигается ра зделением зарядов и образованием устойчивой конфигурации с движением электронов в оболочках вокруг облака положительных ионов, уже не может н азываться плазмой, поскольку нарушена ее квазинейтральность. Вместе с т ем, при разрушении ШМ вещество вновь проходит состояние плазмы. При этом выделяется тепловая энергия, которая была законсервирована работой эл ектрического поля в потенциальной энергии разделения зарядов и в движе нии электронов на орбитах. Законсервированная энергия магнитного и эл ектрического полей в ШМ может выделяться при ее разрушении не только в в иде тепла, но и еще в двух уникальных проявлениях. Так, если толщина (коли чество) электронных оболочек значительна, то связь наружных оболочек с « ядром» из ионов ослаблена, и они могут инициировать мощный импульс тока, соприкоснувшись с проводником. При этом ШМ сначала частично разрядится, а затем заберет этот заряд обратно. При полном ее разрушении также возни кает двойной импульс тока: разряжается сначала оболочка из электронов, а затем ионы из «ядра» забирают эти электроны назад и рекомбинируют с выд елением тепла. Кроме этого, ШМ может «работать» и как вакуумная бомба. Де ло в том, что начальная температура атомов и ионов внутри оболочки из эле ктронов, служащей непроницаемым барьером для атомов и электронов как из нутри, так и снаружи, не может из-за потерь на излучение долго сохраняться . Разряжение, которое появляется при этом внутри оболочки, увеличивается до тех пор, пока она не будет раздавлена разницей давлений и не схлопнетс я (это и определяет время жизни ШМ). Если толщина оболочки небольшая, то сх лопывание произойдет мягко, без особых эксцессов (как в большинстве набл юдаемых случаях), но если эта толщина значительная, то схлопывание приоб ретает характер взрыва, вызывая сильные разрушения. Взрыв происходит на фоне импульса тока на проводник и выделения тепловой энергии рекомбина ции ионов. Необходимо указать на возможное разнообразие химического с остава ШМ (на что явственно указывает цвет излучения). Скорость электрон ов в ЛМ колеблется в широком диапазоне, следовательно, и температура пла змы также имеет различные значения, что определяет, в свою очередь, атомы каких газов могут участвовать в образовании ШМ. Итак, поскольку для ее п оявления требуются особые предпосылки в атмосфере Земли, шаровая молн ия, во-первых, достаточно редкое явление; и, во-вторых, не получена (хотя бы с лучайно) в лаборатории. Последнее осуществимо лишь при создании ряда нео бходимых условий, а именно: наличие ослабленного магнитного поля попере к движения плазмы сообразно величине, рассчитываемой ШМ (по количеству а томов и молекул при предполагаемой температуре); создание сильного элек трического поля, скрещенного с магнитным и с направлением движения плаз мы; удлинение времени жизни плазмы (например, с помощью перезарядок на мн огоэлектронных ионах), чтобы оно было больше времени дрейфа электронов д о попадания их в оболочку под действием электрического поля; создание дв ижущейся плазмы в скрещенных магнитном и электрическом полях. Для этог о необходима специальная лабораторная установка (например, по типу опис анной в книге В.Г. Чейса и Г.К. Мура «Взрывающиеся проволочки» М. 1963 [5]) и леги рованный материал (металл с примесями), имеющий малую работу плавления, и спарения и ионизации. Формирование шаровой молнии Наблюдая молнию в природе, мы не замечаем, что разряд ее состоит из нескольких, иногда до десятка, последовательных импульсов. Каждый импульс длится порядка 10– 3 секунд. Плазма в центрально м канале нагревается до 2·104 К, а в промежутках между ними остывает до 103 К. П лазменный центральный канал очень тонкий – не более 1 см в диаметре. Окру жающий его внешний канал имеет диаметр около 1 м и холодную температуру п лазмы порядка 1000 К. Разряды молнии происходят не только между тучей и зем лей, но и между разноименно заряженными тучами. Вокруг высокотемперату рного канала молнии, как проводника с током, по всей длине создается попе речное магнитное поле, замкнутые силовые линии которого расположены ко нцентрическими кругами с общим центром в середине канала. Это мощное поп еречное круговое поле своим давлением удерживает плазму в центральном канале молнии, несмотря на высокую температуру и соответственно высоко е давление внутри нее, то есть круговое поперечное магнитное поле несет в себе более половины энергии линейной молнии. Здесь следует отметить, что это же мощное магнитное поле, пронизывая плотной сетью своих круговы х силовых линий холодную плазму (1000 К) внешнего канала, очень своеобразно у держивает ее внутри себя. Ионы и электроны в холодной плазме движутся в с ильном магнитном поле коллективно упорядочено. Это означает, что заряже нные частицы, оказавшиеся в сильном магнитном поле и движущиеся поперек его силовых линий, под углом к ним, при этом вращаются вокруг силовых лини й поля по так называемым ларморовским спиралям с постоянной скоростью д о тех пор, пока не столкнутся с другими частицами или пока не исчезнет маг нитное поле [1, стр. 149; 2, стр. 69]. Таким образом, вращающиеся вокруг силовых лин ий поля по ларморовским спиралям ионы и электроны одновременно движутс я и вдоль силовых линий [3, стр. 536...537]. Поскольку силовые линии поля замкнуты в округ центрального канала, то спирали ионов и электронов охватывают цен тральный канал. Плазма в холодном канале создается воздействием на возд ух жесткого ультрафиолетового излучения, образующегося при рекомбинац ии ионов в горячем центральном канале [4, стр. 231], а также ступенчатым возбуж дением и последующей ионизацией атомов воздуха видимым светом большой интенсивности (плотность потока фотонов), излучаемых горячим каналом [3, стр. 229...230]. Газовое давление холодной плазмы Р мало в сравнении с магнитны м давлением Рм мощного поперечного кругового поля. При малых отношения х В = Р/Рм роль теплового движения заряженных частиц плазмы невелика. Така я плазма считается замагниченной. Радиус спирального вращения ионов аз ота и кислорода вокруг (и вдоль силовых линий кругового поля), как видно по ширине канала, не превышает 0,25 м. Похоже, этим и определяются размеры холод ного канала. Радиусы ларморовского вращения ионов воздуха в магнитном поле соответствуют их массе и скорости движения. Следовательно, радиус л арморовских спиралей протонов водорода должен быть раз в десять меньше радиуса спиралей ионов азота и кислорода. Частота вращения по спирально й орбите зависит только от напряженности магнитного поля, заряда и массы иона. Все ионы одного типа в определенном магнитном поле вращаются с оди наковой частотой [2, стр. 71]. Это означает, что их токовые нити почти паралле льны, поэтому ближайшие из них, находящиеся на расстоянии магнитного вза имодействия, стягиваются или группируются в одну общую спиральную труб у. Таким образом, внешний канал холодной плазмы представляет собой велик ое множество коллективных спиральных труб ионов азота, кислорода, прото нов водорода и электронов, нанизанных на горячий линейный канал. Ионы аз ота и кислорода движутся по периметру коллективных труб большого радиу са, а внутри них и между трубами движутся по спиральным трубам малого рад иуса протоны и электроны. Повсеместно в холодном канале движутся и ней тральные атомы воздуха, которые могут свободно покинуть его. Токи нама гничивания вращающихся по спиральной трубе объединившихся ионов, сумм ируясь, образуют собственное продольное поле, которое внутри спирально й трубы направлено навстречу круговому магнитному полю линейной молни и и ослабляет его, а поверх трубы – совпадает с ним по направлению, то ест ь усиливает его плотность. Собственные продольные поверхностные магни тные поля соседних спиральных ионных труб также усиливают магнитное по ле линейной молнии. Следовательно, особенно усиливается плотность магн итного поля линейной молнии в промежутках между соседними спиральными трубами, примыкающими друг к другу. В результате несколько нарушается ра вномерность кругового магнитного поля линейной молнии. Появляется вер оятность пережатия горячего центрального канала молнии в местах увели чения плотности его магнитного поля. Одновременно с собственным продо льным полем возникает еще и собственное поперечное магнитное поле, замы кающееся вокруг ионной спиральной трубы, создаваемое поступательным д вижением ионизованных частиц вдоль силовых линий поля линейной молнии, находящихся внутри трубы, а также и спиральным движением ионов вокруг и вдоль силовых линий этого же поля (если преобладает движение ионов в одн у сторону). Создают свои собственные магнитные поля и протонные, и элект ронные спирали, в том числе находящиеся внутри широких ионных спиралей, но там они почти взаимно компенсируются. О них пойдет речь ниже. Если соб ственные продольные поля локализуются только вдоль своих собственных спиралей, то собственные поперечные магнитные поля ионных спиральных т руб могут объединяться, они суммируются с рядом лежащими ионными спирал ями, сцепляются с ними, образуя одно общее магнитное поле, проходящее вдо ль периферии холодного канала и замыкающееся через центральный горячи й канал, проходя его вдоль (когда преобладающие движения ионов в соседни х спиральных трубах совпадают по направлению). По сути дела, коллективн ые ионные спиральные трубы большого радиуса с находящимися внутри них т онкими спиралями частиц других типов являются зачатками шаровых молни й. Но спирали холодной плазмы, очевидно, не успевают накопить энергии вра щения в магнитном поле короткой линейной молнии и по завершении ее разря да быстро разрушаются и ионы с электронами рекомбинируют в атомы. Круг овое поперечное магнитное поле линейной молнии, удерживая горячую плаз му от расширения на всей длине центрального канала молнии, однако не уде рживает плазму на концах канала со стороны его торцов, благодаря чему и п роисходит разряд молнии. К торцу канала, упирающемуся в землю, стремител ьно текут токи проводимости радиально со всех сторон земли, а на противо положном конце токи устремляются из канала во все стороны тучи. Находя щаяся в канале под высоким давлением плазма выталкивается через торцы к анала наружу и в туче и на стороне земли, преодолевая встречное движение электронов в туче, а ионов – на стороне земли. Наверное, по этой причине, а также из-за падения напряжения на большой длине канала, разряд молнии пр ерывается несколько раз. Магнитное поле на концах у торцов канала молнии все такое же мощное и должно быть заметно расширенное в виде рупоров, пос кольку токи на одном конце сходятся к торцу, а на другом – расходятся от т орца во все стороны, то есть плотность поля несколько расширяется. Вполн е вероятно, что часть турбулентно выброшенной горячей плазмы может заве рнуться у торцов канала вокруг магнитного поля при разряде какого-либо о чередного импульса молнии. То есть частицы горячей плазмы, разлетаясь в стороны, пересекают поперек или под углом силовые линии кругового магни тного поля молнии и в нем движутся по ларморовским окружностям или спира лям. Электроны вращаются с малым радиусом по часовой стрелке вокруг сило вых линий (если силовые линии направлены от нас), а положительные ионы азо та, кислорода и протоны – против часовой стрелки с радиусом в сотни раз б ольшим, если они влетели в поле с такой же скоростью, как и электроны [2, стр . 8, 43, 70, 71]. Значительная часть ларморовских спиралей электронов и спиралей п ротонов оказываются внутри широких спиралей ионов азота и кислорода. Т аким путем холодная плазма у торцов линейной молнии пополняется доволь но большой порцией горячей плазмы. Совершая в подогретых спиралях бесчи сленные обороты и перемещаясь с большей скоростью вдоль замкнутых сило вых линий магнитного поля, электроны и ионы оказываются более прочно свя занными собственными магнитными полями взаимно с магнитным полем импу льсов продолжающейся линейной молнии. Очевидно, из подогретых спиралей к концу разряда молнии успевает сформироваться плазменно-магнитное об разование, имеющее вид тороида, который выталкивается в атмосферу. Возмо жно, плазменные тороиды образуются на обоих концах молнии, а также и на се редине канала, ибо шаровые молнии часто наблюдают падающими сверху. Зд есь необходимо отметить следующее. В процессе формирования плазменног о тороида ионизованные частицы плазмы, движущиеся спиралеобразно вокр уг и вдоль силовых линий замыкающегося в тороиде магнитного поля молнии , совершают еще и дрейфовые движения под воздействием других сил. Дрейфо вые движения ионизованных частиц имеют ту же известную особенность, зак лючающуюся в том, что постоянная сила, действующая поперек магнитного по ля, вызывает движение частицы в направлении перпендикулярном к этой сил е и к этому магнитному полю, причем без ускорения, а с постоянной скорость ю. В плазменном тороиде характерны дрейфовые движения ионизованных ча стиц, возникающие в силу неоднородности магнитного поля вдоль и поперек его направления. Поперечная неоднородность заключается в сгущении и ра зрежении силовых линий поля, продольная – в их искривлении [2, стр. 82, 86]. Рис. 1. Ток разряда линейной молнии направлен вверх, следовательно её поперечн ое магнитное поле направлено по часовой стрелке. Плазменный тороид расс ечен вертикальной плоскостью пополам. В правом сечении тороида магнитн ое поле линейной молнии (изображено маленькими кружочками) направлено о т нас, а в левом сечении направлен о к нам (изображено точками). Сгущение си ловых линий, то есть плотность поля, возрастает в сторону отверстия торо ида, а разрежение к внешним его сторонам. В зоне сгущения поля радиус вращ ения заряженных частиц меньше, а в разряженной зоне больше. В результате спирали протонов дрейфуют вверх, а спирали электронов вниз, то есть из-за градиента поля происходит разделение зарядов. Такой же результат дает и центробежный дрейф. (Ионы азота и кислорода, вращающиеся по большой орби те не изображены). Для уяснения дрейфовых движений представим себе пла зменный тороид лежащим горизонтально. Рассечем его вертикальной плоск остью пополам. Допустим, мы увидели в правом сечении тороида магнитное п оле, направленное от нас, то в левом сечении оно направлено к нам. Поперечн ая неоднородность поля, то есть сгущение силовых линий, наблюдается вокр уг центрального отверстия, а разрежение – у наружной стороны тороида. П родольная неоднородность заключается в искривлении силовых линий поля , обращенных выпуклостью от центра тороида к наружной стороне. Попереч ная неоднородность приводит к тому, что радиус кружка спирали ионизован ной частицы в области сгущенного поля меньше, чем в области разреженного . Поэтому кружок с частицей будет выталкиваться поперек поля с силой, про порциональной градиенту магнитного поля. Эта сила вызывает градиентны й дрейф, в результате которого протонные спирали перемещаются вверх тор оида, а электронные спирали – вниз. При движении ионизованной частицы по спирали вдоль искривленной силовой линии поля, обращенной выпуклост ью к наружной стороне тороида, частица испытывает на себе центробежную с илу к наружной стороне тороида. Эта сила увеличивает (растягивает) радиу с вращения частицы за чертой выпуклости силовой линии поля и уменьшает ( укорачивает) радиус вращения до черты выпуклости силовой линии поля. В р езультате протонные спирали дрейфуют вверх, а электронные – вниз торои да. Таким образом, и градиентный, и центробежный дрейфы ионизованных ча стиц вызывают в плазменном тороиде одинаковые разделения зарядов, прив одящие к тому, что некоторая часть протонных спиралей оказывается на вер хней половине тороида, а часть электронных спиралей – на нижней его пол овине. Такое заметное разделение зарядов приводит к образованию сильн ого электрического поля. В этом случае плазменный тороид можно рассматр ивать как заряженный конденсатор. Образовавшийся плазменный тороид, о тделившись от линейной молнии, остается с той энергией, которую ему сооб щила линейная молния. Некоторое время 10...20 секунд движение ионизованных частиц происходит по ларморовским спиралям вдоль захваченного магнитн ого поля линейной молнии, пока оно, сокращаясь к центру, не просочится нар ужу. Сразу же после отделения от линейной молнии плазменный тороид быстр о сжимается. Собственные магнитные поля, обладая упругостью, отграничив ают плазму от внешней среды, сжимая тороид, уменьшают его размеры пока не наступит равновесие с противодавлением изнутри со стороны плазмы. С пов ышением в плазме давления в ней повышается температура, то есть ускоряет ся движение плазмы, что означает продление жизни тороида. Отверстие в це нтре тороида, сокращаясь, становится незаметным, а тороид похожим на ова л. Коллективные движения ионизованных частиц стабилизируют плазму тем, что их пути по большей части разделены. Электроны реже встречаются с ион ами, от чего рекомбинация плазмы замедляется. Плазма может находится в равновесии без стенок, если ее газовое давление уравновешивается давле нием внешнего магнитного поля [2, стр. 56]. У образовавшейся шаровой молнии – поле не внешнее (не постороннее). У нее собственные магнитные поля, благод аря которым плазменный тороид, сжатый в овал, наделен на границе плазма-а тмосфера поверхностным натяжением и не смешивается с воздухом. Ближайш ие линейные молнии, индуцируя токи в тороиде, поддерживают ионизацию пла змы, продляя этим жизнь тороида. На продление жизни тороида влияет и фото ионизация плазмы ультрафиолетовым излучением, а также видимым светом б ольшой интенсивности и плотности потока фотонов (ступенчатая ионизаци я) от этих же недалеких молний. Нужно заметить, что в образующемся в резу льтате разделения зарядов электрическом поле (которое в горизонтально м тороиде направлено вертикально) должен происходить электрический др ейф остальной плазмы к наружным сторонам тороида [2, стр. 74]. Магнитная оболо чка тороида испытывает деформации в зависимости от внутреннего давлен ия на нее плазмы. Поэтому может создаться впечатление, что электрическ ий дрейф вызовет раздвигание тороида в ширину. Однако градиентный и цент робежный дрейфы – это первичный процесс по отношению к электрическому дрейфу. Дрейфующие вертикально в противоположные стороны спирали прот онов и электронов в первую очередь будут растягивать круглое сечение те ла тороида вертикально, а электрический дрейф остальной плазмы, вызванн ый появлением электрического поля, всего лишь будет препятствовать чре змерному сжатию боков тороида при его вертикальном растягивании. Поэто му иногда наблюдают шаровые молнии в виде пульсирующего по ширине овала (продолжается борьба вертикального и горизонтального дрейфов). Итак, п лазменный тороид в завершающей стадии формирования стянут двумя собст венными магнитными полями в овальную форму со сквозным вертикальным от верстием небольшого диаметра на месте центральной вертикальной оси. Ц ентральное отверстие тороида сократилось, потому что упругость силовы х линий захваченного магнитного поля линейной молнии и упругость силов ых линий собственного продольного поля направлены к центральной оси то роида, а они стремятся сократиться до возможно минимальной длины. Через это отверстие замыкаются все силовые линии другого собственного попер ечного магнитного поля тороида, которые также стремятся сократиться до минимальной длины. Стянутый тороид (теперь овал) выглядит в поперечном с ечении как два рядом расположенных вертикально удлиненных плосковыпук лых овала, обращенных плоскими сторонами к отверстию. Массивные ионы дви жутся по периферии овала, то есть по широким спиралям, сжатым в овал, образ ующим в результате такого движения замкнутую овальную трубу. Внутри вдо ль трубы в верхней ее половине движутся с некоторым преимуществом прото ны по спиралям меньшего радиуса, а в нижней половине – преимущественно электроны по своим спиралям совсем малого радиуса. Хотя плазменный овал в целом остается квазинейтральным, но поскольку положительные ионы пре имущественно движутся по периферии овала, то этим самым они экранируют о трицательный заряд внутренних электронов и внешне у шаровой молнии бол ьше проявляется положительный заряд. Рис. 2. На рисунке изображена в поперечном сече нии шаровая молния, представляющая собою плазменный тороид, стянутый дв умя собственными магнитными полями. В сечении тороид выглядит как два пл осковыпуклых овала, обращенных плоскими сторонами к центральному отве рстию. Продольное поле окрашено условно синим цветом, поперечное зелены м и изображены эти поля также условно одно поверх другого, в действитель ности же они взаимно пронизывают друг друга. Азотные и кислородные ионы, движущиеся по спиралям на периферии тороида, образуют замкнутую саму на себя овальную трубу большого диаметра. Внутри трубы по замкнутому кольц у движутся протоны и электроны по спиралям малого диаметра. При формир овании тороида часть протонных спиралей сместились вверх, а часть элект ронных спиралей сместились вниз овальной трубы. Разделившиеся протоны и электроны образуют электрическое поле, иначе говоря, заряженный элект рический конденсатор. Наблюдатели сообщают, что иногда из ярко светяще гося клубка, возникающего на нижнем конце разряда линейной молнии, выска кивают несколько шаровых молний. Наблюдают шаровые молнии, которые разд еляются на несколько мелких молний. Наблюдались шаровые молнии, из котор ых даже при взрыве выскакивали молнии меньшего размера. Думается, что п редлагаемая идея может объяснить такие явления. При разряде линейной мо лнии в магнитное поле с холодной плазмой, охватывающей ее торец, влетают несколько пространственно разделенных порций горячей плазмы. Каждая о тдельная порция горячих ионов и электронов образуют там с уже имеющимис я ионными и электронными спиралями свою обособленную от других подогре тую спиральную трубу, замкнутую в тороид. В результате внутри каждой под огретой тороидальной трубы в магнитном поле движутся по своим спиральн ым дорожкам электроны и протоны и те, что были там и те, что влетели в холод ную плазму вместе с порцией горячей плазмы. Двигаясь в неоднородном магн итном поле внутри ионной трубы, протоны и электроны частично разделяютс я, образуя электрическое поле. Если образовавшиеся автономные тороиды н е успели объединиться, сцепившись собственными поперечными магнитными полями, то они выталкиваются в атмосферу по отдельности, а если успели об ъединиться, то выталкивается одна большая шаровая молния в виде удлинен ного овала. В [4, стр. 120] говорится: «М.Т. Дмитриев отмечает, что шаровая молния ( точнее, центральная ее часть, окруженная ореолом) представляла собой выт янутый вдоль вертикального диаметра шар». Далее говорится: «Ряд других н аблюдателей сообщают о вытягивании молний вдоль вертикального диаметр а, изредка довольно значительном, в большинстве же случаев – небольшом» . Таким образом, шаровая молния может включать в себя несколько автоном ных молний. Автономные тороиды молний нанизаны на одну общую ось, проход ящую через центральные отверстия тороидов. Каждый тороид охвачен локал ьно собственным продольным магнитным полем, а собственные поперечные м агнитные поля тороидов, складываясь, образуют одно общее поперечное маг нитное поле, охватывающее все автономные тороиды и замыкающееся через о бщее центральное отверстие шаровой молнии. При возникновении неустойч ивости объединенная молния может разделиться, иногда с взрывом, то есть взрывается одна из них, а некоторые при взрыве могут и уцелеть. Рис. 3. На рисунке изображено (также в поперечном сечении) сложная шаровая молни я, состоящая в частности из трех автономных молний (то есть больших торои дов), из которых каждая локально охвачена собственным продольным магнит ным полем, условно окрашенным синим цветом. Поперечные магнитные поля ав тономных молний суммировались в одно общее поперечное магнитное поле (о крашено зеленым цветом), охватывающее снаружи все три молнии и замыкающе еся через общее центральное отверстие молнии. Внутри больших тороидов, а также и между ними могут находиться в движении как одиночные спирали пр отонов и электронов, так и небольшие тороиды объединившихся спиралей од ноименных зарядов этих же частиц. Из-за сложности рисунка они в нем не изо бражены. Образования сложных молний возможны и другим путем: импульсы разряда одной и той же линейной молнии, следующие друг за другом, образую т несколько плазменных тороидов, которые, сцепляясь своими вертикальны ми магнитными полями, могут объединиться в одну шаровую молнию. Если же н е успевают объединиться, то вылетают по отдельности. Распад шаровой мо лнии Наблюдались шаровые молнии, которые по несколько штук отделялись и от средней части канала линейной молнии [4, стр. 127]. Такое может случиться п ри пережатии горячего канала собственным усилившимся магнитным полем. При этом у зоны пережатия резко возрастает давление горячей плазмы, из н ее образуется утолщение, раздвигающее магнитное поле, и горячая плазма в ыбрасывается во внешний холодный канал. Плазменные тороиды холодного к анала, пополненные солидной порцией горячей плазмы, выталкиваются в атм осферу, где быстро стягиваются собственными магнитными полями в овальн ую форму. Наблюдались и такие случаи, когда две медленно падающие шаров ые молнии были как бы связаны между собой нитью светящегося жемчуга. Нит ь жемчуга вскоре исчезла, а спустя некоторое время растворились и шаровы е молнии. Нить жемчуга – это, скорее всего, протонные замкнутые спирали (в озможно, с электронными спиралями внутри), которые во время формирования двойной шаровой молнии оказались между молниями. Двойная молния после о бразования, по-видимому, вскоре разделилась, а протонно-электронные замк нутые спирали, еще не успев растратить вращательной энергии, собственны ми магнитными полями стянулись в небольшие шарики и были видны между дву мя расходящимися овалами шаровых молний. В начале статьи говорилось о случаях наблюдений шаровых молний в виде тороидов. По идее, тороидные сп ирали из ионизованных частиц, вытолкнутые из линейной молнии, могут оста ваться какое-то время в таком виде только в том случае, если у них очень сл абое или отсутствует собственное продольное магнитное поле, при наличи и которого тороидная спираль быстро стягивается в овал. При формировани и шаровой молнии, когда происходят дрейфовые движения плазмы, а также ее стремление перемещаться в зону более слабых магнитных полей, не исключа ются обстоятельства, при которых более подвижные электронные спирали б ыстрее протонных перемещаются в зону центральной круговой оси широког о тороидного ионного цилиндра, где магнитное поле слабее, чем на его пери ферии. В результате вдоль цилиндрической оси плазменного тороида будут сосредоточены в основном электронные спирали. Вследствие этого образ уется радиальное электрическое поле по всей длине замкнутого плазменн ого тороида. В [2, стр. 89] утверждается, что при этом вся плазма в (тороидном) ци линдре должна прийти во вращение вокруг линии цилиндрической оси, что сп особствует устойчивому удержанию плазмы магнитным полем и в этом случа е энергию плазменного цилиндра можно рассматривать либо как энергию за ряженного конденсатора, или же как кинетическую энергию вращающейся пл азмы. Целиком вращающаяся плазма разрушает спиральное движение заряже нных частиц плазмы, от чего собственное продольное магнитное поле не стя гивает тороид в овал. Поэтому шаровую молнию иногда наблюдают в виде тор оида. Чтобы иметь представление об электрических полях, образующихся в результате разделения зарядов в плазме, воспользуемся расчетом поля, пр иведенным в [2, стр. 22...23]. Согласно законам электростатики, если на длине x имее тся объемный заряд плотностью q, то он создает электрическое поле E = 4?qx в абс олютных единицах СГСЭ. Если же измерять поле в вольтах на сантиметр, то он о выразится числом в 300 раз большим. Пусть в 1 см3 имеется ?n электронов сверх т ех, которые точно нейтрализуют заряд ионов. Тогда плотность объемного за ряда q = e?n, где е = 4,8·1010 ед. СГСЭ. Отсюда электрическое поле, возникшее в результ ате разделения зарядов равно: E = 1,8·106·?nx В/см. Хотя плазменный тороид форми руется в разреженной плазме линейной молнии, однако, оказавшись в атмосф ере, он сжимается в овал. Сжавшись в овал, шаровая молния чаще всего парит в воздухе, а это говорит о том, что ее плазма в результате сжатия приобрета ет плотность приблизительно равную плотности окружающего воздуха. Доп устим плазма шаровой молнии содержит только однозарядные ионы воздуха, тогда (поскольку число атомов воздухе 5·1019 атом/см3) концентрация электро нов в ней составит: n = 5·1019 электрон/см3. Разделение зарядов в плазменном то роиде начинается в то время, когда он еще находится в канале линейной мол нии. Причиной разделения зарядов являются дрейфовые движения спиралей протонов и электронов в мощном магнитном поле линейной молнии вертикал ьно в противоположные стороны внутри широкой ионной спирали азота и кис лорода. Представим себе, что в результате разделения зарядов и последующ его сжатия в плазме шаровой молнии оказалось, что на длине 1 см концентрац ия электронов изменилась на 1%. Тогда ?n = 5·1017 электрон/см3, x = 1 см, и от этого разде ления зарядов возникает электрическое поле: E = 9·1011 В/см. Как видим, при од нопроцентном разделении зарядов, электрическое поле, возникающее в пла зме, может быть непомерно большим (если считать, что все атомы плазмы иони зованы). Но даже, если разделение зарядов в шаровой молнии составит милли ардную долю процента на длине 1 см, то и при таком ничтожном проценте в ней возникает электрическое поле 900 В/см. Казалось бы, отсюда можно заключить, что в шаровой молнии возможно образование электрического конденсатора весьма большой энергии. В шаровой молнии разность потенциалов может быт ь образов ана не только между разделяющимися при дре йфе спиралями протонов и электронов, но также и между теми же спиралями э лектронов и нижней половиной спиралей ионов азота и кислорода, составля ющих внешнюю оболочку шаровой молнии. Однако емкость этих двух запаралл еленных конденсаторов невелика, и в зависимости от размеров молнии може т составить по приблизительной прикидке порядка от 1000 пФ до 5000 пФ. Если предположить, что образовавшийся в молнии конденсатор выдержит разность потенциалов, например, 106 вольт, то и в этом случае его энергия по большей мере составит 2500 Дж, что не так много. W = Ѕ · cu2 = Ѕ · 5·109 Ф · (106 В)2 = Ѕ · 5·103 Дж = 2500 Дж Но такие большие и значительно ме ньшие напряжения конденсатор молнии явно не выдержит. Вероятно, взрываю тся шаровые молнии оттого, что происходит электрический пробой ее конде нсатора. При взрыве шаровой молни и наблюдатели указывают на производимые ею большие разрушения. По-видим ому все дело в том, что разрушения производятся не большой энергией, а бол ьшой мгновенной мощностью шаровой молнии, так как ее энергия при взрыве высвобождается за доли секунды. (Многие, наверное, видели, как десантники ребром ладони мгновенно рушат стопку из нескольких кирпичей. Но приложи те к руке энергию в десятки раз большую и давите на кирпичи ребром ладони медленно – скорее всего будет раздавлена ладонь, а кирпичи останутся це лыми.) Шаровая молния иногда убив ает животных и людей. Общеизвестно, что живые организмы хорошо проводят электрический ток. Если взрыв шаровой молнии – это мощный электрически й разряд, то, как следствие, в близлежащих проводниках наводятся значите льные вихревые токи, которые при неблагоприятных обстоятельствах могу т убить живой организм. То же самое происходит и с металлическими провод никами. Если шаровая молния взрывается вблизи проводника или при его кас ании, то наведенными токами мелкие детальки могут расплавиться, а у боль ших – возникают оплавленные раковины. Говорят, что из взрывающейся молнии вылетают маленькие линейн ые молнии. Такие наблюдения подтв ерждают электрическую природу шаровой молнии. Очевидно, при взрыве видят вспышку электрического пробо я конденсатора; или же вслед за взрывом действительно между распыленным и ионными и электронными облачками или землей возникают небольшие лине йные молнии. По поводу свечения и цвета шаровой молнии. На свечение шаровых молний во многом оказывает вли яние наличие в ее плазме возбужденных молекул и атомов воздуха, которые при возвращении в основное состояние испускают дискретное и рекомбина ционное излучения. Так, возбужденные атомы кислорода, возвращаясь в осно вное состояние, высвечивают зеленую и красную линии спектра. Возбужденн ые молекулы азота высвечиваются темно-красным светом. А ионизованные мо лекулы азота при рекомбинации высвечиваются синими и фиолетовыми лини ями спектра. Поэтому в течение жизни шаровой молнии спектр линейчатого и злучения плазмы испытывает изменение от белого цвета до темно- красного . (Основные цвета: красный + зеленый + синий образуют белый цвет; синий + зеле ный образуют голубой цвет; красный + зеленый = желтый цвет; красный + синий = пурпурный цвет) [1, стр. 161; 6, стр. 213]. Вихр еподобная модель шаровой молнии Между плазмой и газом (воздухом) нет резкой границы. Плазма подчиняется г азовым законам и во многих отношениях ведет себя как газ. Плазменные вих ревые кольца в виде тороидов могут образоваться у торцов линейной молни и и без участия ее кругового магнитного поля; то есть так, как они образуют ся из воздуха, если небольшую порцию воздуха (для наблюдения подкрашенно го дымом) вытолкнуть из какой-нибудь полости через небольшое отверстие [7, стр. 13...24]. Такие вихревые кольца, наверное, многие наблюдали при взрывном вы хлопе отработанного газа у автомашин или тракторов. Был даже проект забр асывать дымы заводов высоко в атмосферу при помощи таких вихревых колец большого размера, поскольку самые высокие трубы этого не обеспечивают. Для получения и демонстрации воз душных вихревых колец используют очень простое устройство: обычный ящи к, у которого с одной стороны имеется отверстие диаметром 3...5 см, а с против оположной – тугая мембрана из кожи или клеенки. Резким, коротким ударом по мембране сообщают прилегающему слою воздуха некоторую скорость. Это т слой, придя в движение, вызывает уплотнение соседнего слоя, тот – следу ющего и так далее, когда уплотнение дойдет до отверстия, из него наружу вы рвется струя воздуха. В движущейся струе воздуха давление меньше, чем в п окоящемся воздухе, находящемся снаружи непосредственно за кромками от верстия, и оттуда произойдет его засасывание в струю. Одновременно движу щаяся струя упрется в покоящийся воздух по фронту, несколько уплотнит ег о, а сама при этом радиально растечется в стороны и далее назад к кромкам о тверстия в образовавшееся разрежение воздуха, ушедшего в струю. Таким пу тем происходит завихрение воздуха в виде тороида. Кроме завихрения торо ид получает импульс движения вперед и улетает от отверстия на десятки ме тров. (Еще раз надо отметить, что удар по мембране должен быть очень коротк им, иначе струя воздуха раздвинет впереди покоящийся воздух и тороид не получится.) Нечто подобное может происходить и при разряде линейной молнии. На торце линейной молнии, упи рающейся в землю, возникает клубок из плазмы. При последующих импульсах этого же разряда молнии возникают условия, сходные с условиями образова ния воздушных тороидальных вихрей. Плазма, вытолкнутая из канала очеред ного импульса молнии, встретив препятствие со стороны клубка плазмы, зав орачивается в тороид. В первые мгновения все тело тороида состоит из вра щающихся колец заряженных частиц. Вокруг каждой из них тут же возникает магнитное поле, и, следовательно, вдоль всего тороида возникает продольн ое магнитное поле. А те кольца заряженных частиц, которые оказались не ст рого перпендикулярно к полю, а под углом к нему, мгновенно разворачивают ся в ларморовские спирали. Столкновения с другими частицами приводят к т ому, что вскоре и основная масса заряженных частиц движется по ларморовс ким спиралям. Вслед за продольным возникает поперечное магнитное поле. О ба магнитных поля стягивают тороид в овал, отграничивают плазму от внешн ей среды и в результате образуется шаровая молния. И в этом втором вариан те образования шаровой молнии ионы кислорода и азота движутся по спирал ям большого радиуса, образующим внешнюю оболочку молнии, а протоны и эле ктроны движутся по спиралям малого радиуса внутри широкой ионной спира ли. Далее в результате дрейфовых перемещений в образовавшемся магнитно м поле может произойти разделение зарядов и образование электрическог о конденсатора, то есть во втором варианте образования шаровой молнии пр оисходит все так же, как в первом. Ш аровая молния – генератор колебаний Пожилые связисты, наверное, помнят, что начальный период в разви тии радиотехники связан с использованием в ней плазмы. На заре радиотехн ики главным элементом в радиопередатчиках была плазма. Это она сначала в виде искрового разряда, а затем в виде дугового разряда обеспечивала в т е времена работу довольно мощных (до 1000 кВт) радиопередатчиков. В [3, стр. 864] приведена вольтамперная характер истика электрического разряда в газах, где имеется участок, приобретающ ий падающий характер. В этом месте разряд в газе получил название дугово й. Дуговой разряд характерен тем, что при увеличении тока, проходящего че рез плазму, не увеличивается падение напряжения на ее сопротивлении, а н аоборот – уменьшается. То есть при дуговом разряде плазма обладает «отр ицательным» сопротивлением. «Отрицательное» сопротивление дугового р азряда, включенного в колебательный контур, суммируется с «положительн ым» сопротивлением контура и в результате общее сопротивление контура оказывается равным нулю или слегка «отрицательным». В этом случае колеб ания в контуре будут обязательно незатухающими, что и обеспечивало рабо ту старинных радиопередатчиков. Дуговой разряд хорошо горит при атмосферном давлении. В этой связи возни кает мысль: не является ли шаровая молния сама генератором электромагни тных незатухающих колебаний, генерируемых некоторое время по вышеуказ анному принципу. Вполне может оказаться, что разряд линейной молнии в зе млю – это и есть дуговой разряд. Вытолкнутые из дугового раскаленного к лубка плазмы шаровые молнии, пока не остыли, сохраняют некоторое время с войства дугового разряда. А по предложенной идее шаровая молния являетс я тороидальным плазмоидом, сжатым в овал, а в нем к этому времени уже образ овался конденсатор, появление которого приведет к возникновению незат ухающих электромагнитных колебаний, так как колебания не встречают ско ль-нибудь заметного сопротивления. Некоторое время стационарность кол ебаний будет обеспечиваться взаимной компенсацией образования и потер ь (рекомбинаций) заряженных части ц в плазме. Если колебания, не затрачивая энергии на преодоление сопроти вления, чрезмерно возрастают, то шаровая молния взрывается из-за пробоя конденсатора. В остальных случаях она тихо угасает. Но при этом продолжи тельность жизни шаровой молнии будет все-таки больше теоретической, на ч то и указывают их наблюдатели. Ко лебательные системы и резонанс П о поводу возникновения шаровых молний или плазмоидов на проводах антен н, в розетках, в телефонах и пр. По р аботе мне приходилось участвовать в наладке и настройке (после монтажа) мощных радиопередатчиков от 20 до 100 кВт излучаемой мощности. Самой трудно й задачей являлось устранение обнаруженных так называемых паразитных колебаний в выходных (оконечных) усилителях мощности. Их выявление произ водилось изменением параметров колебательного контура по всему рабоче му диапазону. В усилителе мощности устанавливался обычный рабочий режи м, но возбуждающий сигнал с предоконечного усилителя на вход мощного не подводился. Иногда почти или при полностью закороченной катушке индукт ивности и минимальной емкости в мощном усилителе возникало самовозбуж дение и сопровождалось появлением овального плазмоида величиною побол ьше грецкого ореха бело-голубого цвета. Плазмоид перемещался по закороч енным виткам катушки, а также перескакивал и на металлические опорные ко нструкции. Эти наблюдения наводя т на мысль о том, что в грозу при громадных электрических полях и потенциа лах между тучей и землей вполне возможно возникновение мощных электром агнитных колебаний, которые могут вызвать образование плазмоидов, живу щих десятки секунд. Во время гроз ы в атмосфере создаются все условия для образования параметрических ко лебательных контуров, которые могут генерировать электромагнитные кол ебания. Их может быть несколько или один мощный. В параметрическом конту ре обкладками конденсатора служат нижняя поверхность тучи и поверхнос ть земли. Роль индуктивности выполняет распределенная проводимость ат мосферы. По данным [1, стр. 96...97] емкость атмосферного конденсатора может сост авить до 0,15 мкФ. Разность потенциалов между тучей и землей бывает порядка 109 В, а энергия, запасенная в конденсаторе, может составить 7,5·1010 Дж. Во время грозы его емкость непрерывно меняется, поскольку непрерывно меняется п о высоте нижняя поверхность тучи, да и электронный слой в туче также меня ет свою высоту. Проводимость атмосферы тоже меняется. Таким образом, в гр озу параметры в атмосферном параметрическом колебательном контуре (по большей части в конденсаторе) непрерывно изменяются около некоторых ср едних значений, чем обеспечивается раскачка колебаний в контуре и подде ржание в нем параметрического резонанса [3, стр. 520]. Параметрический резонанс возникает в результате малых начальных возмущений, неизбежных во всякой системе флуктуаций, среди ко торых всегда найдется составляющая с подходящей фазой по отношению к фа зе изменения параметров, что приводит к самовозбуждению колебаний. В отс утствии потерь энергии самовозбуждение наступает при сколь угодно мал ом изменении параметров. Можно ожидать, что в атмосферном параметрическ ом колебательном контуре потери энергии явно невелики и его самовозбуж дение происходит при небольших изменениях параметров контура, то есть н акачка энергии заведомо превосходит потери в контуре. По-видимому, не по следнюю роль в самовозбуждении параметрического контура играют и разр яды линейных молний, вызывающие сильную встряску и атмосферы, и изначаль но существующего электромагнитного поля, занимающего все пространство , да и физического вакуума, наконец. Грозовая туча, как правило, не бывает в виде сплошного монолита. Она состоит из нескольких частей грозовых облаков, поэтому в грозу могут образовываться несколько параметрических контуров между землей и эти ми облаками. Каждый из параметрических контуров возбуждается на своей с обственной частоте, ибо у каждого свои отличные от других параметры и из меняются они около некоторых средних значений по своему случайному зак ону. Однако части грозовой тучи, а следовательно и параметрические колеб ательные контура оказываются связанными между собой через небольшие е мкости (конденсаторы). Значения этих емкостей непрерывно изменяются, пос кольку непрерывно меняется скорость перемещения частей тучи относител ьно друг друга. Если, например, в гр озу образовались два параметрических контура, то благодаря емкостной с вязи между ними в контурах установятся биения частот и в пространстве бу дут существовать электромагнитные колебания с собственными резонансн ыми частотами обоих контуров, их разностные, а также и комбинационные ча стоты. Последние возникают в результате того, что собственные колебания в контурах имеют не чисто синусоидальную, а искаженную форму, поскольку к контурам приложены громадные потенциалы и колебания генерируются в н елинейном режиме. Если же в грозу действуют несколько параметрических к онтуров, то в пространстве будет существовать довольно широкий спектр м ощных электромагнитных колебаний, своего рода электромагнитная буря. В таких условиях проводники электрического тока, например, провода антен н, телефонные и электрические провода и прочие металлические предметы, с лучайно находящиеся в зоне локализации параметрических колебательных контуров, могут являться как бы частью их рабочих элементов, или служить в качестве рабочей нагрузки, или просто оказались поблизости, то в таких проводниках возможны наведения мощных высокочастотных колебаний, вызы вающих ионизацию воздуха с образованием плазмоидов. О таких шаровых мол ниях или плазмоидах очевидцы сообщают, что они медленно «разгораясь» по являются на проводах антенн, из розеток, электрических патронов, щитков, телефонов и существуют недолго. Р екомбинируют они чаще всего спокойно, очевидно потому, что ослабляется и ли исчезает электромагнитное поле, создавшее их. Появляются они из упомя нутых электроприборов, находящихся в закрытых помещениях, благодаря вы сокой проводимости электрических проводов. Температура шаровой молнии В заключение поговорим о температуре шаровой молнии, а также о н ередких случаях непонятно откуда возникающей у нее «сверхэнергии». Очевидцы шаровой молнии, наблюдавши е их на близком расстоянии, сообщали, что большого тепла молнии не излуча ли. По предлагаемой в статье верс ии в сформировавшейся шаровой молнии частицы плазмы совершают в основн ом упорядоченные движения, при этом их кинетическая энергия может быть в есьма значительной, но о температуре плазмы что-либо определенного сказ ать нельзя. О большой температуре шаровой молнии можно говорить в началь ной стадии ее образования еще при беспорядочном хаотическом распредел ении скоростей и большом числе столкновений частиц плазмы. Но наибольша я температура плазмы очевидно проявляется в момент электрического про боя плазменного конденсатора и последующего мощного взрыва шаровой мо лнии, поскольку энергия электрического разряда, суммируясь с кинетичес кой энергией движущейся плазмы, превращают упорядоченные движения ее ч астиц в хаотические с бесчисленными взаимными столкновениями; тем боле е, если шаровая молния образовалась от мощного разряда линейной молнии. Известно, что в атмосфере содержи тся небольшой процент тяжелого водорода дейтерия. В атмосфере земли так же имеются замедленные мюоны (мю-мезоны) обоих зарядов. «На уровне моря мю оны образуют основную компоненту (?80%) всех частиц космического излучения » [3, стр. 442]. Возможно, и в плазме шаровой молнии содержатся в таких же долях и дейтроны и мюоны. Отметим, что отрицательные мюоны могут образовывать с протонами и дейтронами мюонные атомы (мю-мезоатомы), либо могут быть захв ачены этими же протонами и дейтронами. Вновь возникшие образования – не йтральны, как нейтроны. При катализном участии отрицательных мюонов в яд ерных реакциях слияния ядер изотопов водорода происходят в нормальных земных условиях, то есть не требуется сверхвысоких температур для сталк ивания реагирующих ядер [3, стр. 441]. С ледовательно, можно предположить, что иногда в шаровых молниях случаютс я ядерные реакции, то есть реализуется некоторое количество актов слиян ия протонно-дейтронных или дейтронно-дейтронных частиц в ядра гелия с вы делением соответствующей энергии, которая и производит те самые необъя снимые большие разрушения.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Кличко - отличный боксёр: так вмазал по Украине, что хрен она теперь когда поднимется!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Гипотезы о природе шаровой молнии", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru