Проведенный в предыдущей главе анализ убеждает нас, что способ хранения энергии в шаровой молнии — химический. К этому мы приходим, сравнивая наблюдаемое время жизни шаровой молнии с характерными временами преобразования соответствующего вида энергии в тепловую, что обусловлено скоростями протекающих при этом процессов. Поскольку время жизни шаровой молнии превышает характерные времена столкновения молекул в атмосферном воздухе на много порядков, не всякий процесс может быть настолько медленным, чтобы внутренняя энергия системы сохранялась столь долго. Это обстоятельство позволяет существенно Сузить круг явлений, которые могут составлять основу шаровой молнии.[ ...]
Относительно большое время жизни, однако, не единственное удивительное свойство шаровой молнии, другим таким свойством является ее форма. Шаровая молния в большей части наблюдаемых случаев имеет сферическую или близкую к ней форму. При этом существенно, что форма и размеры шаровой молнии сохраняются в течение всего времени наблюдения или, по крайней мере, в течение значительной его части. Очевидно, что сравнение этого наблюдаемого факта с физическим представлением, вытекающим из определенных предположений о природе шаровой молнии, также может быть информативным.[ ...]
Данная физическая картина описывается стационарным решением Франк-Каменецкого [41], которое соответствует условиям, при которых зона химической реакции значительно меньше области, занимаемой активным веществом. Далее мы приведем это решение для случая активного вещества, находящегося в атмосферном воздухе. При этом можно считать, что область свечения совпадает с зоной горения, и поскольку распределение поля температур сферически симметрично, то при рассматриваемых условиях будет наблюдаться область свечения сферической формы.[ ...]
Эта формула может быть получена как из решения уравнения (3.2), так и иэ соотношений (3.4), (3.5).[ ...]
Еще одна оценка, которая также следует из формул (3.7), относится к перепаду температур в зоне реакции. Для мощности тепловыделения 53 10 Вт получаем Т1 — Та 100 К. Повышение мощности тепловыделения приводит к изменению характера теплоотвода, так что формула (3.7) перестает работать. Новый механизм теплоотвода приводит к уменьшению перепада температур по сравнению с величиной, определяемой формулой (3.7). Поэтому для оценки можно считать, что и при более высокой мощности тепловыделения перепад температур в зоне реакции составляет несколько сотен градусов.[ ...]
Здесь ДТ — перепад температур на вертикальном размере Ц Т — средняя температура газа; — ускорение свободного падения; V — кинематическая вязкость; % — коэффициент температуропроводности. Число Рэлея удобно представить в виде Я — А ТЬ причем числовой коэффициент А для воздуха при атмосферном давлении равен 91 см-3-К-1 при Т = 300 К, А — 8,9 см-3-К-1 при Т = 500 К и 2,1 см-3-К-1 при Т = 700 К.[ ...]
Как видно, формулы (3.8) и (3.9) имеют одинаковый вид, но отличаются множителем в правой части. Такое расхождение вполне естественно, ибо использованные при получении этих формул соотношения справедливы только как оценки.[ ...]
Отметим, что теплоотвод из «турбулентного шара» может быть вызван излучением. Например, в рассмотренной в работе [45] модели активным веществом в данной системе является пыль, и теплоотвод создается излучением пыли. При этом поток тепла изнутри шара на его поверхность q cppvRAT (ср — теплоемкость смеси, р — ее массовая плотность). Для рассматриваемых параметров q CAT, где С 0,1 Вт • см-2 • К-1, причем перепад температур АТ в турбулентной области восстанавливается из равенства этого потока излучательному потоку с поверхности шара. Например, для Т = 600 К излучательный поток aTi = 0,7 Вт • см-2, что дает АТ 10 К.[ ...]
Этот результат заставляет нас отказаться от модели турбулентного шара в качестве модели для шаровой молнии по двум причинам. Во-первых, время жизни такой системы гораздо меньше наблюдаемых времен жизни шаровой молнии. Во-вторых, сама динамика данного явления не согласуется с наблюдаемыми фактами. Радиус турбулентного шара со временем растет до тех пор, пока этот шар не распадается. Шаровая молния, как правило, не изменяет своих размеров в течение времени наблюдения. Эти противоречия приводят нас к выводу, что газ, аэрозоли или пыль, т. е. система невзаимодействующих частиц, не могут составлять активное вещество шаровой молнии.[ ...]
Вернуться к оглавлению