Из фактов наблюдения шаровой молнии можно создать общее представление об этом явлении. Естественным является желание объяснить его природу. Поскольку наблюдение шаровой молнии имеет богатую историю, существует большое число гипотез о природе этого явления. На основе гипотез строятся теоретические модели, целью которых является описание шаровой молнии как физического явления. В их основе заключена информация о процессах, которые протекают в возбужденном воздухе.[ ...]
В отношении гипотетических моделей необходимо отметить следующее. Во-первых, число самих гипотез достаточно велико. Со временем некоторые из них забываются, а затем они появляются снова, в новых работах, с новыми оттенками. Поэтому для объяснения природы шаровой молнии нет смысла искать физические принципы, заложенные в самой ее природе. Возможности такого объяснения с той или иной степенью детализации учтены в существующих гипотезах. Во-вторых, необходимо учитывать, что шаровая молния — сложное явление, которое сочетает противоречивые, на первый взгляд, свойства.[ ...]
Объясним каждую из представленных категорий. Проще всего начать с последней, которую мы условно назвали «экзотическая». В нее мы включили такие предположения, в которых энергия шаровой молнии связывается с антивеществом, рентгеновским излучением, термоядерной энергией и т. п.,— т. е. все предположения, к которым нельзя относиться серьезно не только из-за самой идеи, но и из-за характера ее представления. Тем но менее такие гипотезы принимаются во внимание и подвергаются критике (см., например, [7, 11, 27]), что избавляет нас от необходимости тратить на них время.[ ...]
Плазменная гипотеза вполне естественна, ибо шаровая молния, видимо, связана с электрическими явлениями, а в канале обычной молнии образуется плазма. Внутренняя энергия такого образования запасается в заряженных частицах — электронах и ионах. Она выделяется при рекомбинации заряженных частиц. В зависимости от типа заряженных частиц в плазме — электронов, ионов, кластерных ионов или аэрозольных частиц — могут быть разные варианты плазменной модели шаровой молнии.[ ...]
К электрическим гипотезам отнесем такие, в которых принято считать, что внутренняя энергия шаровой молнии связана с электрическими полями, создаваемыми системой заряженных частиц. В этом случае первоначально имеем систему заряженных частиц (ионов или аэрозольных частиц), собранных в заранее заданный элемент пространства. Энергия, затраченная на то, чтобы поместить туда заряженные частицы, преодолев силы куло-новского взаимодействия между ними, используется далее как внутренняя энергия системы.[ ...]
Проводя анализ процессов, протекающих в гипотетической шаровой молнии, будем учитывать, что, согласно наблюдаемым данным (см. § 1.6), средняя плотность внутренней энергии шаровой молнии составляет 5 Дж • см-3 и, во всяком случае, превышает 0,2 Дж • см-3. Соответственно, среднее значение произведения плотности внутренней энергии шаровой молнии е и времени ее жизни т составляет около 40 Дж • с • см-3 и в любом случае не должно составлять менее 1 Дж • с • см- . Этот факт мы в дальнейшем используем.[ ...]
В табл. 2.1 приведены некоторые характерные значения параметров рекомбинации для типичных процессов, протекающих в рассматриваемых системах. С учетом параметров процессов проанализируем каждый из типов плазмы отдельно. В плазме, содержащей электроны при не очень высокой температуре, когда основным сортом ионов являются молекулярные ионы, преимущественным каналом распада служит диссоциативная рекомбинация электронов и молекулярных ионов (в табл. 2.1 приведены коэффициенты рекомбинации для ионов, образующихся в воздушной плазме). С ростом температуры коэффициент рекомбинации несколько падает, но это не отражается на порядке величины параметра ет.[ ...]
В случае плазмы, состоящей из положительных и отрицательных ионов, в табл. 2.1 приводятся только константы скоростей для парных столкновений. При атмосферном давлении рекомбинация будет происходить в основном при тройных столкновениях с эффективным коэффициентом рекомбинации, по порядку величины равным 10-в см3 • с-1. Более быстрая рекомбинация кластерных ионов приведет к уменьшению параметра ет по сравнению с его значением, приведенным в табл. 2.1, хотя это и не скажется на общем выводе — плазменные модели не в состоянии объяснить наблюдаемые параметры шаровой молнии.[ ...]
Здесь величина ет выражена в Дж-с-см-3; г0 — в мкм; а заряд аэрозоля д — в единицах заряда электрона е.[ ...]
Значение параметра ет, которое следует из наблюдательных данных — порядка 5 Дж • с • см-3. Каждая из рассмотренных плазменных моделей шаровой молнии дает значение, меньшее на много порядков. Отсюда следует несостоятельность плазменных моделей шаровой молнии. Действительно, процесс превращения энергии заряженных частиц в тепло при рекомбинации зарядов в плазме происходит слишком быстро, так что заметная энергия не может быть сохранена в плазме достаточно долго.[ ...]
Вернуться к оглавлению