Загадка шаровой молнии. XX век

Вернемся еще раз к свидетельству гравировального мастера Соколова, который своими глазами видел, как "из прута без всякого прикосновения вышел синеватый огненный клуб с кулак величиною и господину профессору в лоб потрафил. А тот, не издавши и малого голосу, упал назад".

Рихман был убит шаровой молнией - довольно редкой разновидностью электрического разряда, до сей поры являющегося тайной для науки.

Что это такое? Советский энциклопедический словарь определяет ее так: "Шаровая молния, редко встречающаяся форма молнии, представляющая собой светящееся шарообразное или грушевидное тело диаметром 10-20 сантиметров и больше, образующееся обычно вслед за ударом линейной молнии. Существует от 1 секунды до нескольких минут".

Не знаю, как покажется вам, но по мне - информации в этой справке "негусто". Может быть, попробовать прочитать в том же словаре статью "Молния"? Откроем страницу 832: "Молния, гигантский электрический искровой разряд между облаками или между облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Молния сопровождается громом".

В обоих определениях не очень много общего. Это и понятно. С тех пор как люди перестали видеть в явлениях природы "гнев божий", о шаровой молнии написано много заметок, статей, книг, и все равно никто из ученых не знает, как она образуется и почему существует.

Вот характеристика этого удивительного явления, составленная по огромному количеству наблюдений:

1. Внутренняя энергоемкость - от 0,1 до 4 кВт-ч;
2. Время существования - от нескольких секунд до 4 мин;
3. Масса - от 0,5 до 50 г;
4. Плотность - от 0,0013 до 0,015 г/см³. ^*

^* (См:. Гулиа Н. В. Накопители энергии. М., 1980, с. 47)

Какая точность!

Одним из первых ученых, вполне сознательно описавшим шаровую молнию, был Доминик Франсуа Араго. Правда, и он больше спрашивал, чем объяснял: "Как и где образуются эти скопления весомой материн, сильно пропитанные веществом молний? Какова их природа? По этому поводу в науке существует пробел, который необходимо заполнить".

Эти слова он писал в середине прошлого века в книге "Гром и молния". В 1885 году ее перевели и издали у нас в Петербурге.

Араго был уверен, что шаровая молния - это шар с гремучими газами (соединением азота с кислородом), насквозь пропитанный "веществом молнии". Такой шар, по мнению ученого, возникал в грозовых облаках, заряжался наподобие конденсатора электричеством разных знаков и падал на землю. Изолятором в таком конденсаторе мог служить сухой, уплотненный электрически-ми силами слой воздуха между заряженными оболочками.

В случае "пробоя" изоляции искра поджигала гремучие газы, и шар взрывался. Если же "пробоя" не происходило, электрическая энергия могла тихо "стечь" с шара, и он так же тихо исчезал.

К сожалению, в гипотезе Араго ни слова не говорилось о "молниевой материи", игравшей не последнюю роль в жизни шаровой молнии.

Потом было еще много предположений о природе этого загадочного явления. Одни авторы считали, что шаровая молния несет в себе весь запас имеющейся энергии. Другие предполагали, что источник ее находится вне шаровой молнии.

Может возникнуть вопрос: если положение дел настолько неопределенно, то как могли составить ту конкретную характеристику, которую я привел? Ведь там даны и масса, и плотность, будто шаровую молнию взвесили и пощупали, есть даже энергоемкость. Как ее определили?

В 1936 году в редакцию английской газеты "Дейли мейл" пришло письмо от читателя из графства Херфордшир. Вот что он писал: "Сэр! Во время грозы я видел большой раскаленный шар, спустившийся с неба. Он ударил в наш дом, перерезал телефонные провода, зажег оконную раму и затем исчез в кадке с водой, стоявшей под окном.

Вода кипела затем в течение нескольких минут, но когда она достаточно остыла, чтобы можно было поискать шар, я ничего не смог обнаружить в бочке."

У. Моррис. Дорстоун, Херфорд.

Королевский астроном, которого попросили прокомментировать это письмо, сообщил: "По-видимому, то, что видел ваш корреспондент, представляет собой очень редкое явление, известное под названием... "шаровой молнии"" ^*.

^* (Имянитов И., Тихий Д. За гранью знаков науки. М., 1980, с. 100-101)

Сообщение вызвало интерес среди ученых, и они подсчитали примерную энергию, затраченную на кипячение воды в кадушке. Получилось от одного до 3 киловатт- часов. Это, в свою очередь, позволило оценить удельную энергоемкость шаровой молнии как минимум в 100 киловатт-часов.

Аналогичное явление наблюдал у нас в Закарпатье, близ города Перечина, С. С. Мах. "В августе 1962 года,- писал он, - около 11-12 часов вечера в корыто с водой для скота упала шаровая молния размером с теннисный мяч: она светилась цветами радуги в течение около 10 секунд. Вода из корыта полностью выкипела, на дне лежали сварившиеся лягушки. Размер корыта 0,3*2,5 метра. Глубина слоя воды - 15 см. В двух других корытах также были обнаружены сварившиеся лягушки".

В этом случае описываемая шаровая молния должна была иметь значительно большую удельную энергоемкость. Ведь масса выкипевшей воды - почти 100 килограммов.

Из чего же должна состоять шаровая молния, чтобы произвести такое действие? Это наверняка не "горючее вещество", потому что тогда оно должно обладать фантастической эффективностью. Напомню, что даже такое "идеальное горючее", как газ ацетилен, имеет энергоемкость во много-много раз меньшую.

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^*.

^* (Френкель Я. И. О природе шаровых молний, т. 10. ЖЭТФ, 1940, с. 1424)

"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"^*.

^* (Имянитов И., Тихий Д. За гранью законов науки. с. 141)

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^*. Между тем по разрушениям взрыв шаровой молнии приравнивается к взрыву "от сотен граммов до 20 кг тринитротолуола (тола)^**" . 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".

^* (См:.Имянитов И., Тихий Д. За гранью законов науки, с. 160-163)

^** (См:. Гулиа Н. В. Накопители энергии, с. 50)

"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..."^*

^* (См:. Имянитов И., Тихий Д. За гранью законов науки, с. 107)

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"^*.

^* (Цит. по кн.: Леонов Р. А. загадка шаровой молнии. М., 1965, с. 61)

Итак, гипотез много, а загадка остается неразгаданной.