Анатолий Томилин - Заклятие Фавна

Ученые выдвигали множество гипотез о природе шаровой молнии. И каждую из них время и новые факты низводили с пьедестала.

Интересны представления о шаровой молнии, развитые советским физиком Я. И. Френкелем в 1940 году [14].

«Яков Ильич Френкель был человеком, которого про сто оскорбляло существование непонятных физических явлений… Широко эрудированный физик, он обладал удивительной способностью сопоставлять весьма отдаленные области знания и в то же время легко, отвлекаться от досадных мелочей, часто заслоняющих основные черты явления» [15].

Он считал шаровую молнию вихрем из смеси твердых частиц дыма и пыли с химически активными газообразными продуктами, которые образуются в результате удара обычной молнии. Такой вихрь из раскаленных частиц ярко светится. А циркуляция ионов в нем приводит к возникновению сильного магнитного поля, которое стягивает весь клубок в шар и способствует сохранению его формы.

И действительно, многочисленные наблюдатели отмечают «любовь» шаровых молний к печным трубам и дымоходам. Есть даже свидетельства появления огненных шаров зимой, во время метелей и снегопадов. Не значит ли это, что для существования шаровой молнии необходимы твердые частицы дыма и сажи, пыли и снежинок?

После взрыва-разряда шаровой молнии в воздухе остается дымок с острым запахом.

По расчетам Я.И. Френкеля, энергоемкость шаровой молнии как максимум — 0, 03 кВт-ч, то есть на три с лишним порядка меньше той, что дают подсчеты англичан.

Нет, похоже, что теория, основывающаяся на энергии горения газов, для объяснения природы шаровой молнии не годится. Тогда вернулись к гипотезе чисто электрической природы этого явления. И такое предположение рассматривалось учеными. В 1960 году появилась статья Е. Хилла. В ней он сравнивал шаровую молнию с миниатюрным грозовым облаком, электрические заряды в котором разделены ударом обычной линейной молнии. В небольшом объеме собираются сгустки электрических зарядов различных знаков. Представим себе шаровую молнию, состоящую, как матрешка, из вложенных друг в друга разноименно заряженных слоев. У нас получится сферический многослойный конденсатор, энергоемкость которого оказывается очень незначительной, в тысячу раз меньше рассчитанной Френкелем [16]. Между тем по разрушениям взрыв шаровой молнии приравнивается к взрыву «от сотен граммов до 20 кг тринитротолуола (тола)» [17]. Это весьма солидный заряд взрывчатки. Понятно, что такие свойства молнии не могли не привлечь к ней внимания тех, кто занят разработкой нового оружия. И в декабре 1960 года в американском журнале «Радиоэлектронике» появилась сенсационная статья — «Шаровая молния против ракет».

«Шаровая молния, то есть сгустки плазмы — вещества, находящегося в сильно наэлектризованном состоянии, в котором электронные оболочки атомов сильно разрушаются, может быть использована, по мнению американских физиков, для борьбы против ракет…» [18].

Дальше шло популярное объяснение оригинальной гипотезы выдающегося советского физика П. Л. Капицы, выдвинутой им в 1955 году. Он писал: «Если в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии» [19].

Итак, гипотез много, а загадка остается неразгаданной.

Нет на свете ничего практичнее хорошей теории

В затемненном покое крутится на токарном станке укрепленный стеклянный шар. Нога в грубом черном башмаке и белом чулке упруго нажимает на педаль. Большие ладони скользят по гладкой стеклянной поверхности. Из шара вытянут насосом воздух. И вот разреженное пространство внутри стеклянного шара начинает светиться… «Что видимое сияние в месте, лишенном воздуха, произведено быть может, в том мы искусством уверены…» — запишет позже экспериментатор в тетради. И добавит: «Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые в мгновение ока исчезают, и в то же время новые на их места вскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется В северном сиянии всполохи или лучи… вид подобный имеют…» Это писал Михаил Васильевич Ломоносов. Немало времени провел он в «електрической каморе» — в физической лаборатории, где стояли академические приборы.

Долгое время существовало предположение, что полярные сияния происходят, в самой атмосфере. Но однажды в Петербурге, «учинив сравнение с ними» высоты зари, вывел он, что «вышина верхнего края дуги около 420 верст» (примерно 450 км). А это означало, что полярные сияния происходят выше воздушного слоя.

Сегодня специалисты установили, что нижняя граница полярных сияний находится примерно в сотне километров от поверхности Земли и простирается вверх на 100-200 километров, а может подниматься и до 400, 600, а то и до 1000 километров над Землей.

В 1751 году на заседании Конференции Академии наук Михаил Васильевич говорил об электрической природе наблюдаемого явления. Интересно отметить, что Франклин пришел к той же мысли почти одновременно с Ломоносовым. А епископ Бергена Э. Понтопидан, занимавшийся в то же время вопросами натурфилософии, очень образно сравнил Землю с вращающимся стеклянным шаром электрической машины. При этом электрические заряды такой машины он уподоблял вспышкам полярных сияний. Такой вывод в то время был далеко не очевидным. И предположения шведского физика и астронома А. Цельсия о том, что полярные сияния это не что иное, как отблески снегов, лежащих на горных вершинах, казались современникам значительно более убедительными.

Ломоносов был очень приметливым человеком. Но основные его воспоминания о полярных сияниях основывались на детских и отроческих впечатлениях, пока он «жил до возраста в таких местах, где северные сияния часто случаются». И теперь, объявляя сходство их с электрическими разрядами, он считал, что «електрическая сила, рождающая северное сияние», обязана своим существованием тому же трению, только не ладоней о стекло, как в лаборатории, а воздушных потоков друг о друга. Для объяснения полярных сияний это было неверно, но какие далеко идущие аналогии можно вывести из этого предположения, рассматривая, в частности, современный механизм образования грозы.

«Нет ничего практичнее хорошей теории», — говорим мы сегодня, в конце XX столетия. Двести лет тому назад теория с практикой были связаны не столь тесно. В науке об электричестве еще не были открыты даже основополагающие законы, не существовали те основные понятия, которыми мы пользуемся теперь. Хорошая теория электричества была крайне нужна, чтобы от гипотез о механизме электрических явлений перейти наконец к прогрессивной ньютоновской программе — к нахождению механической, силы, измеряющей взаимодействие между наэлектризованными телами.