Файл: Шаровая молния.pdf

Видеозаписи эволюции огненных шаров указывают на то, что огненные шары возникают вблизи электрода, а затем в них ударяют стримеры. Первоначально они бывают величиной со сферу в 6 мм, которая затем начинает расти. Кажется, что шарик застыл, плавая в объеме, а стример тем временем гаснет. Затем в плавающий шар ударяет новый стример, и он становится больше. Мы наблюдали, как в один шар последовательно попали шесть разрядов, при этом он каждый раз увеличивался. Наблюдался огненный шарик, который вырос из первоначальной 6 мм сферы в огненно-красную глобулу диаметром 5 см за время в 1 с. Иногда было видно, как вращаются некоторые шары с движущимися пятнами (как пятна на солнце). Некоторые огненные шары кажутся прозрачными рядом с разрядами, пронизывающими их. Мы наблюдали несколько светящихся образований, которые в течение эволюции изменяли цвет и в конце концов взрывались как сверхновая. При этом в соответствии с указанным ранее предположением помещение восковой свечи на высоковольтный резонатор усиливает появление огненных шаров.

Фотография рис. 6 увеличена для того, чтобы показать глобульную структуру одиночного большого яркого изолированного электрического огненного шара. В действительности огненный шар был диаметром приблизительно в 1 см. Огненные шары имеют сферическую структуру, и это наводит на мысль, что поверхностное натяжение должно играть ка- кую-то роль в эволюции шаровой молнии. Легкое, но заметное потемнение лимба и почти твердое изображение указывают на то, что шаровая молния оптически плотна. Электродом служил провод, намотанный на восковую свечу, использована выдержка 1/4 с.

Фотография рис. 7 была сделана при видеосъемке образования огненного шара вблизи высоковольтного электрода. После сортировки кадров на дисплее был перефотографирован отдельный кадр на цветном мониторе.

Последовательность событий была весьма примечательна. Сна- чала кажется, что огненный шар появился из «ничего» (так как его не было на предыдущем кадре). На следующих кадрах стример уходит и исчезает, оставляя шаровую молнию несколько увеличенной в размере и более горячей, как это показано на фотографии рис. 7. (Наблюдение за стримерами тоже очаровывающее занятие—стримеры часто появляются такими, будто они состоят из яркого жидкого вещества, которое видно как впрыскивается и движется в их направлении. Это вещество, оче- видно, добавляется к веществу шаровой молнии и увеличивает ее размер.)

Из последовательности видеозаписей становится понятным, что снимок может дать неправильное представление, ибо огненные шары выглядят вместе со стримерами как мячики для гольфа, нанизанные на шпагу. В действительности же установка (делающая 800 прерываний в секунду) производит в секунду очень большое число разрядов. Эти разряды попадают в огненные шары достаточно часто за время выдержки и дают на фотографиях изображение образования шаровой молнии в стримере. На самом деле стримеры прыгают от шаровой молнии к шаровой молнии, ослепительно высвечиваясь. На фотографиях в инфракрасном свете огненные шары значительно ярче стримеров. Это означает, что они зна- чительно горячей, чем стримеры.

Видеоснимки дают еще одну возможность—наблюдать слабые вариации распределения свечения поперек диска шаровой молнии. В одном частном случае шаровая молния была действительно окружена светящейся оболочкой аналогично звезде М-52 (кольца Небулы в созвездии Лиры). Усиление результирующего сигнала открывает большое истинное свечение сферической оболочки шаровой молнии. В астрофизике такое случается только с особо горячими звездами типа О и В.

Фотография (рис. 8) может вызвать волнение. Изображение содержит дюжину больших сферических глобул, находящихся в одном ряду и на разных стадиях развития, когда в них попадает один и тот же стример. Огненные шары, начиная с красных карликов, проходят состояния с различными цветами и размерами к гигантской бело-голубой стадии. Кажется, что некоторые из них взорвутся как сверхновая, тогда как другие охладятся, как красные гиганты. Выдержка 1/4 с. Штырь из древесного угля использован вместо покрытого резиной медного провода для «зажигания искры» Теслы. Высоковольтный электрод диаметром 30 см виден слева.

Ðèñ. 8

В работах [2, 3 и 5] мы фотографически подтверждаем «прохождение шаровых молний через оконное стекло» в наших лабораторных экспериментах. Мы также сообщаем об альтернативных электрических устройствах для получения тех же результатов.

Выводы. Анализируя полученные результаты, мы считаем, что, как и в установке Форреста и Уиттена, в рассматриваемом случае сильноточные импульсы, исходящие из медного провода и древесно-угольных электродов на высоковольтном электроде, могут создавать фрактальные сгустки, которые быстро адсорбируют озон и другие химически активные компоненты из приэлектродной области. Образуемые электрически заряженные аэрогельные структуры проявляют характерные свойства шаровых молний. Эта фрактальная природа электрохимических шаровых молний была впервые предложена и теоретически исследована советским ученым Б. М. Смирновым. Нет никакого сомнения в аналогичности этих огненных шаров, полученных в высоковольтном генераторе, и шаровых молний, появляющихся естественным путем в атмосферных электрических грозах.

Мы также отмечаем, что эти результаты тщательно подтверждают исторические эксперименты Теслы по созданию шаровой молнии. Не может и быть сейчас вопроса о достоверности его записей 1899 г. и правдивости его наблюдений шаровой молнии.

Заключительные замечания. У Теслы не было двойственного отношения к наблюдению и лабораторному созданию электрических шаровых молний. Описывая исследования 1899г. по шаровой молнии, он говорил: «Мне удалось определить способ их образования и создать их искусственно» [44]. К несчастью в течение жизни он не выбрал пути ознакомления широкой научной общественности со своей экспериментальной техникой. Нам повезло, что он оставил после себя такую подробную интересную документацию. Как раз накануне закрытия его лаборатории в Колорадо-Спрингс Тесла записал в дневнике: «Наилучшее изу- чение этого явления может быть проведено при продолжении экспериментов с более мощными установками, которые в существенной степени разработаны и будут сконструированы, как только время и средства мне позволят» [7]. Причина записи заключалась в том, что он возвратился в Нью-Йорк, начал строить большую передающую станцию на ЛонгАйленд, преследовался кредиторами и потерпел финансовое банкротство прежде, чем смог закончить создание аппаратуры.

Время прошло, теперь шаровые молнии могут быть тщательно из- учены в лабораторной контролируемой среде. Мы думаем, что работа, которую Тесла оставил незавершенной, может быть сейчас возобновлена. С развитием техники и концепций, доступных современным ученым, будет непременно достигнут быстрый прогресс в этом направлении.

Цитата в начале работы взята из доклада Капицы «Воспоминания о Лорде Резерфорде» на заседании Королевского общества в 1966 г. Капица, который сам инспирировал много работ по шаровой молнии, продолжает: «Основными чертами мышления Резерфорда были большая независимость и большая смелость». Эти качества являются характеристиками всех тех, кто хоть что-то вложил в поступательное движение цивилизации. Однако, как указывал Капица, нигде это не выглядит так критично, как в научных вопросах. Конечно, эти отважные черты присутствовали и в жизни Николы Теслы—физика-экспериментатора, инженера и изобретателя.

Нам кажется уместным закончить работу собственными мыслями Теслы, пришедшими ему в первые часы XX в. и записанными в дневник всего за несколько дней до отъезда в Нью-Йорк из его лаборатории в Колорадо-Спрингс, покрытой снегом и пронизанной одиночеством: «Это является фактом, что данное явление может быть теперь искусственно создано, и будет нетрудно узнать больше о его природе» (Н. Тесла, 3 января 1900 г.).

К несчастью для современной цивилизации эти удаленные исследовательские устройства на земле Скалистых Гор были закрыты навсегда в январе 1900 г., и электрические чудеса, проделанные в этих стенах, оставались тайной вплоть до нашего поколения.

(Перевод с англ. В. Л. Бычкова)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Corum J. F., Corum К. L. Laboratory Generation of Electric Fire Balls (принято

в печать), 7 с. (издание не указано).

2.Corum J. F., Corum К. L. Further Experiments with Ball Lightning (принято в печать), 9 с. (издание не указано).

3. Corum К. L., Corum J.F.//Production of Electric Fireballs (принято в печать), 7 с. (издание не указано).

4. Corum J .F., Corum К. L.//The Laboratory Production of Electric Fireballs (принято в печать), 54 с. (издание не указано).

5.Corum Ê. L., Corum J. F.//Tesla Coil Builder’s Association News. 1989. V. 8. P. 13.

6.Corum Ê. L., Edwards J. D., Corum. J. F. Fire Balls: A Collection of Laboratory Photographs.— Corum and Associates, 1988.

7.Testa N. Colorado Springs Notes: 1899—1900/Ed. A. Marincic.— Beograd: Nolita„ 1978.

8.Гиндин Л. Г., Вольпян//Усп. химии. 1968. Т. 1. С. 130.

9.Зайцев А. В.//ЖТФ. 1972. Т., 42. С. 213.

10.Смирнов Б. М//ДАН СССР. 1976. Т. 226. С. 806.

[11]Смирнов Б. М//УФН. 1975. Т. 116. С. 731.

12.Голубев Е. М., Подмошенский И. B.//Письма ЖТФ. 1977. Т. 3. С. 509.

13. Афанасьев В. Р., Дорофеев С. Б; Синицын В. И., Смирнов Б. М.//Ж.ТФ. 1981.

Ò.51. Ñ. 2355.

14.Александров В. Я; Бородин И. П; Киченко Е. В., Подмошенский И. В.//ЖТФ. 1982. Т. 52. С. 818.

15. Александров В. Я; Голубев Е. М., Подмошенский И. В.//ЖТФ. 1982. Т. 52.

Ñ.1987.

16.Крайнов В. П., Смирнов Б. М, Шматов И. П.//ДАН СССР. 1985. Т. 283. С. 361.

17.Войцеховский Б. В.. Войцеховский М. Б.//Ibidem. 1986. Т. 287. С. 331.

18.Плюхин В. Г., Смирнов Б. M.//Ibidem. С. 836.

19.Смирнов Б. М.//УФН. 1986. Т. 149. С. 177.

20.Крайнов В. П., Лебедев Г. П., Назарян А. О., Смирнов Б. М.//ЖТФ. 1986. Т. 56.

Ñ.1791.

[21]Смирнов Б. М//ДАН СССР. 1987. Т. 292. С. 1363.

22.Смирнов Б. М//УФН. 1987. Т. 152. С. 133.

23.Смирнов Б. М. Загадка шаровой молнии—М.: Наука, 1987.

24.Войцеховский Б. В., Войцеховский М. Б.//ДАН СССР. 1987. Т. 295. С. 580.

25.Smirnov Â. M//Phys. Rept. 1987. V. 152. P. 177.

26.Смирнов Б. М. Проблема шаровой молнии.—М.: Наука, 1988.

27.Ter Haar D.//Pkys. Scripta. 1989. V. 39. P. 735.

28.Григорьев А.//Сов. Литва. 1989. Н. 179. С. 4.

29.Mandelbrot Â. Â. Fractals: Form, Chance and Dimension.— San Francisco: Freeman, 1977.

30.Forrest S. R„ Witien T. A.//J. Phys. Ser. A 1979. V. 12. L. 109.

[31]Witien T. A., Sander L. MJ/Phys. Rev. Ser. B. 1983. V. 27. P. 5686.

32.Meakin P. //Phys. Rev. Lett. 1983. V. 51. P. 1119.

33.Mandelbrot Â. Â. The Fractal Geometry of Nature.—New York: Freeman, 1983.

34.Niemeyer L., Pietronero L., Wiesmann Í. J.//Phys. Rev. Lett. 1984. V. 52. P. 1033.

35.Hurd A. J.//Amer. J. Phys. 1988. V. 56. P. 969.

36.Douady A.//The Beauty of Fractals/Eds Í. 0. Peitgen, P. Í. Richter.— Berlin a. o.:

Springer-Verlag, 1986.—P. 161.

37.Фарадей М. История свечи.—Н.: Наука. 1980.

38.Beischer D.//Zs. Electrochem. 1938. Bd 44. S. 375.

39.Oberbeck A.//Wied. Ann. 1895. Bd 55. S. 623.

40.Corum Ê. L.//Proc. of the 2nd Intern. Tesia Sumposium.—Colorado Springs, Col.» 1986.—Ch. 2. P. 1.

[41] Proc. of the 19th Southeastern Symposium on System Theory.—Clemson University, South Carolina, 1987.—P. 45.

42.Corum J. F., Corum K. L. Vacuum Tesia Coils.—Corum and Associates, 1988.

43.Corum J. F„ Edwards D. F., Corum K. L. TCTVTOR: A Personal Computer Analysis of Spark Gap Tesia Coils.— Corum and Associates, 1988.

44.Testa N.//Electrical World and Engineer. 1904, March 5. P. 429,