Владимир Мезенцев - Земля неразгаданная [Рассказы о том, как открывали и продолжают открывать нашу планету]

Житель Нижнего Тагила инженер И. Мочалов увидел, как на головке крана системы отопления начал образовываться голубой шарик. Сначала он был с горошину, затем увеличился, оторвался от края батареи и, пройдя под столом, остановился около кучи гвоздей. Из него выскочила искра, после чего шарик подскочил вверх и опять поплыл под стол, где с треском лопнул.

В сообщениях давних лет можно прочитать и о трагических случаях, когда шаровая молния убивала людей. По-видимому, именно она убила русского физика Рихмана, изучавшего вместе с Ломоносовым природу атмосферных электрических разрядов. Очевидец его смерти рассказал, что когда в металлический стержень, соединенный с прибором, ударила молния, от стержня отделился голубой шар величиной с кулак и ударил Рихмана прямо в лоб.

Величина шаровой молнии бывает различной и достигает иногда очень больших размеров — с футбольный мяч и больше. Она движется в воздухе довольно медленно, что позволяет легко проследить весь путь, который часто совпадает с направлением ветра. Достигая какой-либо преграды, светящийся шар часто взрывается, производя разрушения. В других случаях шаровая молния исчезает тихо, со слабым треском.

Цвет у шаровых молний различный. Наблюдатели рассказывают, что видели красные, ослепительно белые, синие светящиеся шары и даже черные…

Еще недавно считалось, что этот природный феномен очень редок. Но теперь, после того как были собраны и проанализированы многие тысячи сообщений о встречах с огненной загадкой, этого, пожалуй, уже не скажешь. Шаровая молния — частая спутница гроз. Но природа ее до сих пор упрятана за семью замками. В последнее время почти каждый год ученые высказывают новые и новые гипотезы происхождения шаровой молнии. По существу здесь повторяется то же самое, что и с атмосферными вихрями: исследовать невозможно, можно только строить в известной мере обоснованные умозрительные гипотезы.

Расскажем о двух появившихся в последнее время гипотезах. В Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР высказано предположение, что шаровая молния возникает в том случае, когда в канал обычной молнии попадает значительное количество воды. При соединении (рекомбинации) молекулы воды налипают на положительные и отрицательные ионы, образуя вокруг них оболочку. Эта оболочка останавливает соединение ионов, мешая их непосредственному контакту. Возникновение таких водяных оболочек вокруг ионов в растворах известно. Но может ли происходить то же самое в газах? По-видимому, да, ибо несколько лет назад в нижних слоях ионосферы открыто большое количество подобных ионов, связанных с молекулами воды.

Шаровая молния средних размеров (10–20 сантиметров в диаметре) может образоваться из крупной капли росы, попавшей в канал грозового разряда. С другой стороны, как показали расчеты, для устойчивости шаровой молнии необходимо, чтобы плотность ее вещества мало отличалась от плотности окружающего воздуха. Это объясняет, почему она встречается так редко. Такова гипотеза доктора физико-математических наук И. П. Стаханова.

Возможно, близко к разгадке шаровой молнии удалось подойти старшему научному сотруднику Научно-исследовательского института механики МГУ А. М. Хазену. Вот его мысли, высказанные в интервью корреспонденту газеты «Социалистическая индустрия» В. Истомину:

— Ни один из известных физических законов не дает объяснения, откуда у шаровой молнии такая разрушительная мощь. По нашим представлениям, запасенной в ней энергии не хватит даже на то, чтобы она светилась, как стоваттная лампочка. Откуда же берется «скрытая» энергия? Единственное разумное объяснение — она поступает в шаровую молнию извне.

Такую мысль еще в 50-х годах высказал академик П. Л. Капица. По его гипотезе, шаровая молния — это сгусток плазмы из заряженных ионов и свободных электронов. А энергией его питают электромагнитные волны, которые возникают в обычной линейной молнии…

— Насколько мне известно, Петр Леонидович доказал свое предположение и в экспериментах; с помощью радиоволн его сотрудники научились создавать в плотном газе плазменные «шнуры» и «сферы»?

— Правильно. Но мощность электромагнитных волн слишком мала, чтобы создать шаровую молнию. Поэтому в тех экспериментах их пришлось фокусировать с помощью специальных устройств. А в природе таких устройств, естественно, нет…

— Как же тогда в природе возникают шаровые молнии?

— Если согласиться, что они сгустки плазмы (а в этом уже почти никто не сомневается), то механизм рождения огненного шара можно представить довольно просто. Разряд обычной линейной молнии, даже если он происходит не до конца — вспышки не видно и грома нет, всегда вызывает ионизацию воздуха: его молекулы распадаются на ионы и электроны. Иными словами, превращаются в плазму. Но беда в том, что по всем законам физики образовавшийся в атмосфере сгусток плазмы должен мгновенно распадаться. А шаровые молнии «живут» десятки минут…

— Значит, это объяснение не годится? И механизм образования шаровых молний совсем другой?

— Правильнее будет сказать, что он значительно сложнее. Представьте себе, что молния создала сгусток плазмы. И одновременно (это подтверждают эксперименты) в ней шел другой процесс — возникли электромагнитные волны радиолокационного диапазона. Может случиться так, что эти волны окажутся «запертыми» в плазменном сгустке. Правда, они не в силах удержать все частицы: лишь некоторое количество их собирается в центре сгустка, а остальные спешат прочь. Но именно рассеивающиеся частицы и создают своего рода эффект реактивной отдачи: они удерживают переменное электромагнитное поле внутри сгустка, а вместе с ним и оставшиеся там частицы. Это-то и есть «тело» шаровой молнии…

— Хорошо, шаровая молния возникла. Но ведь при таком механизме ее и дальше надо «подкармливать» энергией. Откуда ее взять?

— В энергии недостатка нет. При грозе напряженность поля между облаками и землей может быть огромной — в тысячи миллионов вольт! Словом, насыщенная электричеством атмосфера вполне может подпитывать энергией шаровую молнию.

— А как вы объясняете свойства шаровой молнии и сюрпризы в ее поведении?

— Сильные взрывы и подобные им эффекты, судя по всему, происходят из-за того, что во время распада плазменный сгусток успевает «поглотить», из атмосферы большое количество энергии. Что же касается «окраски», то она зависит от присутствия в воздухе примесей различных веществ. Например, избыток кислорода и отрицательных частиц дает голубое свечение, азота — розовое, пары воды и пыль — желтое…

— А почему шаровая молния иной раз упорно стремится проникнуть в трубы, открытые двери или форточки?