Физика

Чаще всего распределение электрических зарядов внутри грозового облака таково: верхняя часть облака (на высоте примерно 7—10 км) заряжена положительно, а нижняя (на высоте 3–4 км) – отрицательно. Важно также и то, что поверхность земли и прилегающий к ней слой воздуха под облаком тоже оказываются заряженными – этот заряд положительный. Именно благодаря наличию этих зарядов и возникает молния – электрический разряд в атмосфере.

Линейная молния представляет собой последовательность нескольких импульсов – пробоин в воздушном промежутке между облаком и землей. Происходит это чаще всего так: сначала образуется канал разряда между облаком и землей, а потом по этому каналу быстро проходит кратковременный ток (говорят – импульс тока).

Ленточная молния

Импульс тока длится примерно 0,1 миллисекунды, а сила этого тока достигает 100 000 А! Температура газа в канале молнии может достигать 10 000 К. В это время и рождается чрезвычайно яркий свет, который мы наблюдаем во время разряда молнии. Тогда же возникает гром, вызванный резким расширением внезапно нагретого газа.

Если рассматривать не отдельный импульс тока, а средние значения для всей молнии, то можно сказать, что один разряд длится примерно 0,1 с, а средняя сила тока равна 1000 А. Видимый канал молнии имеет диаметр около 1 м, при этом основной ток протекает по еще более узкому каналу диаметром всего лишь 1 см.

Продолжительность каждого из последовательных импульсов одной молнии составляет 10^-3 с, промежутки времени между импульсами – приблизительно 10^-2 с.

Иногда возникает не одиночная молния, а так называемая ленточная.

При этом наблюдается такая картина, будто возникло несколько практически одинаковых молний, смещенных одна относительно другой.

Шаровая молния

Шаровая молния была известна еще в далеком прошлом, однако ученые до сих пор не могут объяснить это природное явление. В конце своей жизни академик Петр Леонидович Капица сетовал: «Плазмовый орешек оказался мне не по зубам».

Георг Рихман

В свое время Г. Рихман погиб именно от шаровой молнии. Это произошло 26 июля 1752 г., когда ученый во время грозы проводил запланированные исследования. Свидетели видели, что из стержня, который был соединен с молниеотводом, вдруг будто вылетел голубой шар размером с кулак. Шар ударил Рихмана прямо в лоб, он упал и мгновенно умер.

Сохранилось описание этого события, составленное другом Г. Рихмана М. В. Ломоносовым, который сразу посетил лабораторию и исследовал последствия этого трагического случая.

Загадочность этого явления, связанного с неожиданным появлением шаровой молнии, приводит к самым неожиданным выводам. Некоторые люди заявляют, что шаровая молния руководствуется высшим разумом, является живым существом или связана с пришельцами из космоса. Другие объясняют природу шаровой молнии на основе космического излучения, антивещества и других экзотических элементов.

В свое время популярный журнал «Наука и жизнь» обратился к своим читателям с просьбой описать собственные наблюдения шаровой молнии. Сбор наблюдений – важный элемент в изучении этого загадочного явления. Далее переходят к систематизации и анализу собранного материала, а затем – к обобщениям и выводам.

Что же можно сказать (конечно, кратко и без использования сложных физических законов и математических записей) об этой молнии?

Шаровая молния представляет собой светящийся сфероид (шар) диаметром 10–30 см и более, массой примерно 5–7 г. Чаще всего шаровые молнии действительно имеют форму шара. В такой форме им, как говорят физики, энергетически выгоднее существовать. Но встречаются шаровые молнии грушевидной и каплевидной формы, а также очень редко и другой необычной формы, так что некоторые из них легко принять за НЛО. Цвет молнии чаще белый, желтый, красный или оранжевый. Световое излучение такое же, как от лампочки 100 Вт. Существует такая молния от одной секунды до нескольких минут. Движется она со скоростью не более 10 м/с, иногда при этом вращаясь. Обычно шаровая молния движется бесшумно, но может и шипеть или жужжать, особенно когда она искрит.

Шаровая молния может также двигаться вдоль электрических проводов. Это получило название «гидирования».

Сейчас существует несколько научных гипотез относительно природы шаровой молнии. Согласно гипотезе Б. Смирнова, шаровая молния имеет химическую природу и ее свечение связано с определенными химическими реакциями.

Согласно другой гипотезе, шаровая молния состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц – ионов. Однако подробные расчеты, проведенные для этих моделей молнии, не дают ответов на многие вопросы, поэтому эта проблема до сих пор остается не решенной.