Чердак. Только физика, только хардкор!

Одну из гипотез предложил Петр Леонидович Капица, советский физик, нобелевский лауреат. В ней утверждается, что шаровая молния появляется в пучности стоячей электромагнитной волны, которая возникает в результате грозовой активности. Действительно, если волна падает на поверхность, то при отражении гребни волн могут наложиться друг на друга, и тогда возникнет стабильная, не меняющаяся во времени, так называемая стоячая волна. В стоячих волнах есть области, которые называются пучность (только наоборот, на картинке помечен узел – самое узкое место, а надо пометить самое широкое. Это и будет пучность). В таких областях очень высокое электрическое поле, и может возникнуть очень сильно ионизированная плазма, которую мы и называем шаровой молнией. По этой гипотезе шаровая молния подпитывается энергией электромагнитной волны, именно поэтому она может так много излучать.

Согласно другой гипотезе, шаровая молния берет энергию не из электромагнитной волны, а из химических реакций. По этой теории шаровая молния состоит из оксидов азота и озона. Внутри молнии происходят химические реакции. Однако по грубым подсчетам этой энергии не хватает для того, чтобы молния светилась так ярко. Так что наиболее состоятельной выглядит теория, в которой шаровая молния является плазмой, то есть положительными и отрицательными ионами, которые образуются в результате удара обычной молнии. В этом случае положительные и отрицательные ионы постоянно соединяются вместе и нейтрализуют друг друга. Это называется рекомбинацией. И по подсчетам, этой энергии хватает для того, чтобы шаровая молния достаточно ярко светилась.

Но есть одна проблема. Если все ионы будут перемешаны равномерно, то рекомбинация будет происходить за 1 миллиардную секунды. Вы только представьте, насколько это быстро! Но из этого затруднения был найден выход. Давайте представим молекулу воды. В ней кислород перетягивает на себя электроны, и она с одной стороны становится отрицательной, а с другой положительной. Поэтому они начинают притягиваться к положительным и отрицательным ионам, которые уже содержатся в шаровой молнии, окружают их и образуют вокруг них что-то вроде шубы. Эта водяная шуба препятствует рекомбинации ионов, поэтому очень сильно замедляет процесс.

Но из каких именно веществ состоит шаровая молния? Ответ на это может дать фульгурит. Когда обычная молния попадает в песчаный грунт, из-за высокого нагрева песок может расплавиться и при последующем охлаждении застыть в виде трубочки. Это и есть фульгурит. Их очень часто находят, и самое главное, что они внутри полые. То есть внутри них может образоваться газ, это оксид кремния, и он может вырваться наружу и образовать шаровую молнию. Более того, в 2012 году китайские ученые смогли заснять 1,5 секунды полета шаровой молнии. Благодаря прибору, на который производилась съемка, они смогли разложить свечение шаровой молнии в спектр и узнать, из каких веществ она состоит. Оказывается, что шаровая молния, помимо азота, содержит еще железо, кальций и кремний, которые в большом количестве присутствуют в почве. И это подтверждает, что шаровая молния состоит из веществ почвы, которые испаряются в результате удара обычной молнии.

Конечно же, в реальности все может быть по-другому, ведь это хоть и подробная, но все-таки гипотеза.

3.5. Топ-5 заблуждений о молниях

Обычные молнии не менее интересны, чем шаровые. Только посмотрите на них – как они красивы в замедленной съемке! Хотя молнии – явление достаточно привычное, но относительно него существуют распространенные заблуждения. Рассмотрим некоторые из них.

Заблуждение № 1

Многие считают, что молния – это единственное электрическое явление в атмосфере. Но и сама атмосфера наэлектризована до 400 000 Вольт. Более того, на открытом пространстве, на расстоянии между пятками и носом человека, может действовать напряжение 200 В. Но человек – это хороший проводник. Поэтому электрическое поле как бы огибает человека и не оказывает на него практически никакого влияния.

Некоторые электрические явления очень красивы. Например, огни святого Эльма. Они возникают на концах острых объектов, на линиях электропередачи. Дело в том, что чем тоньше острие, тем сильнее искривляется и, как следствие, усиливается электрическое поле. И в этой области возможна ионизация газа, который светится. А всего лишь 25 лет назад были открыты новые виды молний, которые возникают выше грозовых туч – эльфы, джеты, спрайты. Они могут быть огромных размеров и простираться до высоты 200 километров. Эти виды молний очень слабо изучены.

Возможно, есть еще какие-то электрические явления, о которых мы пока что даже не знаем.

Заблуждение № 2