Шаровая молния почему так называется

Шаровая молния — самое таинственное природное явление

Шаровой молнией называют сгусток энергии, плавающей в воздухе в виде светящегося шара. По сей день это явление остается одним из самых таинственных и неизученных. Правда, ученые регулярно заявляют о том, что им удалось выяснить природу шаровых молний и даже воссоздать их в лабораторных условиях. Но единой общепринятой теории их возникновения не существует. Связано это с тем, что каждое предположение имеет свое “пробелы”, то есть так или иначе противоречит имеющимся свидетельствам. А шаровые молнии, созданные в лабораторных условиях, по своим физическим свойствам отличаются от тех, что встречаются в природе. Поэтому вопрос данного явления остается открытым. Что о нем известно на сегодняшний день и к какой версии склоняются ученые? Предлагаем далее об этом поговорить.

Шаровая молния — самое загадочное природное явление, которое до сих пор не имеет общепринятого научного объяснения

Существуют ли шаровые молнии

Как бы это парадоксально не звучало, вплоть до 2012 года ученые вообще не были до конца уверены в существовании шаровых молний. Так Джозеф Пир и Александр Кендль из Университета Инсбрука предположили, что шаровые молнии — это ни что иное, как проявление фосфенов, то есть зрительный обман.

По мнению этих ученых причиной галлюцинаций становятся магнитные поля некоторых молний, которые действуют на нейроны зрительной коры. Фосфены, по их мнению, возникают в том случае, если человек находится ближе 100 метров от места удара молнии.

Разумеется, эта теория идет в разрез со словами очевидцев, которые описывали взрывы шаровых молний при столкновении с предметами, и даже показывали последствия таких взрывов. Тем, кому повезло меньше, сообщают о сильных ожогах, вызванных столкновением с таким шаром. Кроме того, были зафиксированы даже случаи летальных исходов. То есть шаровые молнии не менее опасны, чем линейные.

Но, не взирая на эти свидетельства, наука официально признала феномен существования шаровых молний только после того, как один из таких светящихся шаров оказался в поле зрения бесщелевых спектрометров. То есть существование этого явления было зафиксировано приборами. Кроме того, шаровые молнии неоднократно были зафиксированы на фото и видео.

Что такое шаровая молния

Если явление существует, то что оно собой представляет и как возникает? Самое распространенное мнение гласит, что шаровая молния имеет мощный электрический заряд энергии. То есть является молнией шарообразной формы, которая способна двигаться по непредсказуемой траектории, порой сильно удивляющей очевидцев.

По свидетельствам очевидцев, шаровые молнии возникают не только в грозу, но и ясную погоду.

Чаще всего явление появляется в грозу, однако также есть свидетельства о его возникновении в ясную погоду. Очевидцы отмечают, что светящийся шар способен “выходить” из проводников, к примеру, электропроводки. Также явление иногда возникает вследствие ударов линейных молний. Реже шары появляются в воздухе из неоткуда или выходят из предметов, которые не являются проводниками.

Шаровые молнии чаще возникают из проводников (металлических предметов).

Существует версия, что данное явление представляет собой крупную каплю жидкого атомарного водорода, который находится в возбужденном неустойчивом состоянии. Она возникает в результате электролиза воды под действием полей и токов грозовой молнии. Удельный вес этого вещества практически равен весу воздуха, что и позволяет молнии “плавать”. Но, как и все остальные версии — это лишь предположение.

Загадки шаровых молний

Шаровые молнии обладают рядом свойств, которые не в силах объяснить наука. Как уже было сказано выше, они движутся по непредсказуемой траектории и, вопреки распространенному мнению, порой даже против потока воздуха.

Также неизвестно какое вещество позволяет шаровым молниям проникать в помещение не только через окна или двери, но и сквозь узкие щели. После прохождение через них они вновь принимают шарообразную форму.

Последствия взрыва шаровой молнии, залетевшей в дом в Тернопольской области (Украина).

В одних ситуациях шаровые молнии при столкновении с предметами взрываются. В других же оставляют след или даже проходят сквозь предмет. При столкновении с человеком ШМ чаще всего вызывает ожоги, но иногда на теле возникают раны, словно на человека напал дикий зверь.

Узнать о других загадках природы, над которыми ломают голову ученые, вы можете на нашем Яндекс.Дзен-канале или прочитать материал о малоизвестных фактах о молниях.

Разгадали ли китайские ученые тайну шаровых молний?

На основе полученных данных они сделали вывод, что подтвердили гипотезу Джона Абрахамсона. Он считал, что в результате удара молнии в почву из нее быстро испаряются некоторые частицы, включая оксиды кремния и железа. Вместе с тем образовавшийся газ выбрасывается ударной волной в воздух, что и приводит к появлению шара. Однако, не все ученые соглашаются с этой версией.

По версии китайских ученых шаровая молния возникает при ударе линейной молнии в землю.

К примеру, российский ученый и специалист в области изучения шаровых молний Владимир Бычков считает, что китайцы выдают желаемое за действительное. Об этом говорит тот факт, что в составе молнии ими не было зафиксировано алюминия, который присутствует в почве.

Следите за новостями и последними научными открытиями на нашем Telegram-канале.

По его мнению, линейная молния ударила в ЛЭП, рядом с которой произошло событие. Это вызвало хорошо известное физике явление — дуговой разряд, который и зафиксировали китайские ученые. Как сказал Дмитрий Бычков, он не одинок в своем мнении. К примеру, журнал Nature, который пользуется высоким авторитетом в научном мире, отказался публиковать материал китайских исследователей.

Соответственно, в отличие от линейных молний, о которых ученым известно практически все, шаровые остаются загадкой. Причем количество вопросов со временем только растет.

Источник

Самое таинственное природное явление. Откуда берется шаровая молния и чем она опасна?

Ученым из США и Финляндии удалось создать шаровую молнию в лаборатории. Рассказываем, как они создали светящийся шар энергии, как он устроен и опасна ли шаровая молния.

Читайте «Хайтек» в

Что такое шаровая молния?

Шаровая молния — это природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование. Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено; также существуют научные теории, которые сводят феномен к галлюцинациям.

Существует множество гипотез, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остается открытым.

Широко распространено мнение, что шаровая молния — явление электрического происхождения естественной природы, то есть представляет собой особого вида молнию, существующую продолжительное время и имеющую форму шара, способного перемещаться по непредсказуемой, иногда удивительной для очевидцев траектории.

По свидетельствам очевидцев, шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую (но не обязательно) наряду с обычными молниями. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб).

Сомнения по поводу существования шаровой молнии

Вплоть до 2010 года вопрос существования шаровых молний был принципиально опровержимым. Так, в предисловии к бюллетеню Комиссии РАН по борьбе со лженаукой «В защиту науки», № 5, 2009 использовались формулировки: «конечно, в шаровой молнии до сих пор много неясного: не желает она залетать в лаборатории ученых, оснащенные подобающими приборами».

Теория происхождения шаровой молнии, отвечающая критерию Поппера, была разработана в 2010 году австрийскими учеными Джозефом Пиром (Joseph Peer) и Александром Кендлем (Alexander Kendl) из Университета Инсбрука. Они опубликовали в научном журнале Physics Letters A предположение, что свидетельства о шаровых молниях можно понимать как проявление фосфенов — зрительных ощущений без воздействия на глаз света, то есть шаровые молнии являются галлюцинациями.

Их расчеты показывают, что магнитные поля определенных молний с повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны зрительной коры, которые и кажутся человеку шаровой молнией. Фосфены могут проявиться у людей, находящихся на расстоянии до 100 метров от удара молнии.

23 июля 2012 года на Тибетском плато шаровая молния попала в поле зрения двух бесщелевых спектрометров, с помощью которых китайские ученые изучали спектры обычных молний. В итоге были зафиксированы 1,64 секунды свечения шаровой молнии и ее подробные спектры.

В отличие от спектра обычной молнии, в котором в основном присутствуют линии ионизированного азота, спектр шаровой молнии наполнен линиями железа, кремния и кальция, которые являются основными составляющими веществами почвы.

Данное приборное наблюдение, вероятно, означает, что гипотеза фосфенов не является исчерпывающей.

История наблюдений за шаровой молнией

В первой половине XIX века французский физик, астроном и естествоиспытатель Франсуа Араго, возможно, первым в истории цивилизации произвел сбор и систематизировал все известные на то время свидетельства появления шаровой молнии. В его книге было описано 30 случаев наблюдения шаровых молний.

Статистика небольшая, и неудивительно, что многие физики XIX века, включая Кельвина и Фарадея, при своей жизни были склонны считать, что это либо оптическая иллюзия, либо явление совершенно иной, неэлектрической природы. Однако количество случаев, подробность описания явления и достоверность свидетельств возрастали, что привлекло внимание ученых, в том числе известных физиков.

Большой вклад в работу по наблюдению и описанию шаровой молнии внес советский ученый И. П. Стаханов, который вместе с С. Л. Лопатниковым в журнале «Знание — сила» в 1970-х годах опубликовал статью о шаровых молниях. В конце этой статьи он приложил анкету и попросил очевидцев прислать ему свои подробные воспоминания этого явления.

В результате он накопил обширную статистику — более тысячи случаев, что позволило ему обобщить некоторые свойства шаровой молнии и предложить свою теоретическую модель шаровой молнии.

Современные свидетельства

Исторические попытки воспроизвести шаровую молнию искусственно

Было сделано несколько заявлений о получении шаровой молнии в лабораториях, но в основном к этим заявлениям сложилось скептическое отношение в академической среде. Остается открытым вопрос: «Действительно ли наблюдаемые в лабораторных условиях явления тождественны природному явлению шаровой молнии»?

Современное воспроизведение шаровой молнии

В середине февраля команда финских и американских специалистов заявила, что создала в лаборатории квантовый магнитный вихрь, который имел те же свойства, что и шаровая молния.

Команда использовала два противоположно направленных потока электрического тока, в результате чего образовался синтетический электромагнитный узел шаровой формы, который и в самом деле подходит под описания шаровой молнии.

Микко Меттенен из университета Аалто в Хельсинки полагает, что шаровые молнии носят не только электрическую, но и квантовую природу. Их эксперимент стал возможен благодаря изучению скирмионов — квантовых квазичастиц, математическая модель которых отражает реальное (а не схематическое) поведение протонов и нейтронов в атоме.

Согласно словам Меттенена, скирмионы они обладают необычными свойствами, так как их «иголки» заряжены положительно, а «туловище» — отрицательно.

Благодаря этому «квантовые ежи» отличаются высокой стабильностью — возможно, именно они будут использованы в качестве ячеек памяти в компьютерах будущих поколений.

Шаровая молния опасна?

По свидетельствам очевидцев, важно не делать резких движений и не бежать: шаровая молния чрезвычайно чувствительна к любым завихрениям воздуха и вполне может последовать за ним.

Нужно спокойно свернуть с пути движения шара, пытаясь держаться как можно дальше от него, но ни в коем случае не поворачиваться спиной. Если шаровая молния оказалась в помещении, нужно медленно подойти к окну и медленными движениями открыть форточку: вслед за движением воздуха молния, скорее всего, вылетит наружу.

Также категорически нельзя ничего бросать в плазменный шар: это вполне может привести ко взрыву.

Отметим, что эти рекомендации являются частными, так как в данный момент не существует строгого алгоритма действий при встрече с шаровой молнией. Тут собраны общие и самые популярные советы.

Источник

Шаровая молния. Новая гипотеза о её происхождении

Иногда, при наличии определенных условий, небольшой и относительно шарообразный кусочек атмосферы, которая нас окружает, на короткое время загорается.

Эти шары огня называют блуждающими огнями, огнями святого Эльма, призрачными огнями или шаровыми молниями. Прежде считалось, что они зависают нам могилами, танцуют вдоль берегов рек, сигнализируют о приближении землетрясения и проникают в салоны самолетов. Даже сегодня у нас нет четкого объяснения того, как они возникают и что они делают. Но это вовсе не значит, что ученые оставили попытки выяснить это. В июне китайский ученый Хуэй-Чунь У (Hui-Chun Wu) предложил новое убедительное объяснение этого феномена, опубликовав статью в журнале Scientific Reports.

Некоторые огненные шары являются продуктом жизнедеятельности живых организмов. Например, разложение живой материи в болотистой местности (или даже на местах массовых захоронений в польских лесах) приводит к высвобождению метана и фосфоросодержащих газов, таких как фосфороводород, которые могут внезапно загореться при контакте с кислородом, в результате чего возникает мерцающее световое пятно, зависшее в воздухе. Другие огненные шары имеют электрическую природу, вспыхивая внутри земли во время землетрясений, когда в результате столкновения каменных глыб высвобождается поток электронов, поднимающихся на поверхность, где они вступают во взаимодействие с воздухом, порождая вспышки света. Но некоторые огненные шары формируются в атмосфере, обычно во время сильных гроз, и их называют шаровыми молниями.

Шаровые молнии могут быть любых цветов радуги и самых разных размеров — от обычного игрушечного стеклянного шарика до больших фитболов, на которых люди иногда сидят. Они могут образовываться внутри закрытых пространств, спускаться по каминным трубам и даже проникать через закрытые окна. Помимо того, что они производят свет, шаровые молнии могут генерировать разряды и зачастую издают шипение или жужжание, а также сильный неприятный запах. Обычно шаровая молния существует в течение всего нескольких секунд и горит с интенсивностью яркой бытовой лампочки. Непредсказуемый и изменчивый характер шаровых молний мешает сформулировать убедительную теорию, объясняющую ее природу, однако сообщения о ее странностях поступали в течение многих веков и продолжают поступать сегодня.

Проникновение шаровых молний в жилые дома и их способность образовываться внутри самолетов оказалось крайне сложно объяснить. Объяснения того, как они образовываются, даже более разнообразны, чем их физические характеристики. К примеру, согласно различным теориям, шаровая молния может представлять собой облако раскаленных кремниевых частиц, природную ядерную реакцию, эпилептическую галлюцинацию, возникающую из-за воздействия молнии, миниатюрную черную дыру, соединение целлюлозы и других природных полимеров и наполненный микроволнами пузырь плазмы.

Гипотеза микроволновых пузырей легла в основу работы У, ученого из Чжэцзянского университета в Ханчжоу, Китай. Прежде ученые предполагали, что такие пузыри могут образовываться под воздействием микроволнового излучения грозовых облаков или атмосферных мазеров, однако У выдвинул гипотезу о том, что эти микроволны исходят от пучка электронов, которые разгоняются почти до скорости света, когда молния ударяет в землю. Эти электроны разгоняются до таких скоростей под воздействием электрического поля, возникающего, когда поток электронов пошагово движется от основания облака к земле непосредственно перед яркой вспышкой молнии. «На кончике вспышки молнии, достигшей земли, — пишет У, — может образовываться пучок электронов, движущихся с околосветовой скоростью, который в свою очередь порождает интенсивное микроволновое излучение».

Независимо от источника, атмосферные микроволны порождают плазму, заряжая окружающий воздух. Это излучение оказывает достаточно сильное давление, чтобы сформировать из рассеянной плазмы пузырь, который мы называем шаровой молнией. Микроволны, которые оказываются внутри этого пузыря, продолжают порождать плазму и, таким образом, сохранять пузырь на протяжении его короткой жизни. В конце концов шаровая молния затухает, потому что излучение внутри пузыря рассеивается. Иногда этот пузырь прорывается, микроволны высвобождаются наружу, что приводит к взрыву.

Присутствие микроволн и плазмы, как компонентов шаровой молнии, может объяснить некоторые из ее свойств. К примеру, микроволны могут проникать через оконное стекло, поэтому закрытые окна не мешают появлению шаровых молний в помещении. Микроволны также могут производить заметный звук в момент их контакта с внутренним ухом человека, а плазма, которую они порождают, в свою очередь может производить из атмосферного кислорода озон, обладающий резким запахом.

От других теорий теорию о микроволновом происхождении шаровых молний отличает то, что она объясняет, как они появляются внутри самолетов. Электроны, являющиеся крохотными родственниками атомов, способны проходить через металлическую обшивку корпуса самолета после того, как они достигли околосветовых скоростей за его пределами, благодаря вспышке молнии. Затем электроны, оказавшиеся внутри самолета, излучают микроволны, которые и образуют шаровую молнию. Последовательность электроны-микроволны-плазма также объясняет размер шаровых молний, поскольку длина пучка электронов, разогнавшихся под воздействием удара молнии, соответствует типичному диаметру возникающего в результате микроволнового пузыря — примерно 20-50 сантиметров.

Как это всегда бывает с новыми научными гипотезами, теперь нужно проделать массу работы, чтобы подтвердить предположение У. Потребуется провести множество экспериментов, чтобы проверить механизм электрон-микроволна-плазма, в результате которого образуется шаровая молния. Здесь необходимо будет разработать методику генерирования шаровых молний по запросу, а затем изучить характеристики электронов и микроволн.

По мнению У, если его гипотеза подтвердится, его теория поставит несколько важных вопросов, касающихся угроз, порождаемых быстрыми электронами и микроволновым излучением, возникающими рядом с людьми, попавшими в грозу.

Источник

Существуют ли шаровые молнии? Наблюдения и эксперименты

Вы когда-нибудь видели шаровую молнию? В интернете можно найти много роликов, на которых якобы запечатлели это феноменальное событие. Но в большинстве своем они отдают жутким «фотошопом». Кажется, что только наши бабушки вживую сталкивались с парящими сгустками электричества. Хотя свидетельства очевидцев шаровых молний часто регистрируют, систематизируют и даже пишут по ним целые монографии, которые становятся учебными пособиями в вузах. Существуют ли шаровые молнии? Чем они могут быть на самом деле и что об этом думают ученые?

Наверное, в детстве каждый из нас слышал истории о шаровых молниях, которые залетают в дома и могут вызвать пожар. А потому наши бабушки настаивают: форточки во время грозы должны быть закрыты — чтобы в них не дай бог не залетела шальная шаровая молния. Судя по многим историческим свидетельствам, с шаровыми молниями или похожими на них явлениями люди регулярно сталкиваются еще с античных времен и в разных уголках света.

«Вечером я гуляла и побежала в сторону деревни, собака — за мной. Тут раздался раскат грома, и вслед за нами помчался маленький блестящий шарик. Через несколько секунд шар нагнал собаку, коснулся ее, раздался оглушительный треск. Собака упала. Шкура на ней обуглилась».
Наблюдатель, 1920 год

Описания эти сильно разнятся, однако некоторые закономерности вывести можно. Итак, шаровая молния — это светящаяся сфера размером с небольшой капустный кочан. Часто она появляется до, после или во время грозы после удара молнии. Иногда ее появление никак не связано с погодой. Наблюдают шаровую молнию в течение нескольких секунд или минут. Она может быть разных цветовых оттенков.

Видный исследователь шаровой молнии Александр Григорьев, который трудился в Ярославском государственном техническом университете, посвятил сбору свидетельств от очевидцев шаровых молний многие годы. Он систематизировал тысячи рассказов и пришел к выводу, что чаще всего шаровая молния просто уходит из поля зрения наблюдателя (40%). Иногда она взрывается (26%) или просто тихо угасает (13%), разряжается в землю (8%) или в проводник (6%).

«В полутора метрах я увидел белый шар диаметром 20—25 сантиметров, висевший на высоте полутора метров. Он светился, как лампочка в 15 ватт. Шар казался состоящим из шевелящихся маленьких бело-красноватых искорок».
Наблюдатель, 1962 год

Характеристики наблюдаемых объектов очень сильно варьировались, а потому сам исследователь отмечал, что создать какой-то усредненный «портрет» шаровой молнии не представляется возможным. И это лишь одна из многих сложностей в изучении феномена.

Российские эксперименты

Другая же заключается в невозможности воссоздать шаровую молнию в лабораторных условиях. Прагматический оттенок изучение шаровых молний приобрело после 1950-х годов и развертывания работ в области физики плазмы. Внешне шаровая молния схожа с объектами плазменной природы, но в идеальных лабораторных условиях эти объекты не могут существовать десятки секунд и при этом активно светиться.

Попытки воспроизвести шаровую молнию в лаборатории предпринимались неоднократно. Не сказать, что они были удачными. Иногда удавалось воспроизвести светящиеся объекты, но по своим свойствам они напоминали шаровые молнии лишь отдаленно.

Геннадий Шабанов из Петербургского института ядерной физики РАН в прошлом десятилетии опубликовал научную работу о своих экспериментах по рождению шаровой молнии в лаборатории. Делал он это с помощью экспериментальной установки. У поверхности воды с помощью электрического разряда удавалось создать светящийся шаровой объект. Однако время его жизни было не в пример короче шаровых молний — всего несколько сотен миллисекунд.

Тем не менее исследователи были убеждены, что «формирующееся светящееся образование является аналогом природной шаровой молнии», так как оно успевало демонстрировать свойства природной шаровой молнии. Среди них — отсутствие взаимодействия с диэлектриками, расплавление и распыление проводников, изменение цвета в зависимости от наружной освещенности и фона и так далее.

Ученые провели несколько экспериментов по уточнению температуры их аналога природной шаровой молнии. На высоте 15 сантиметров от электрода аналог не смог расплавить диэлектрик с температурой плавления около 200 градусов по Цельсию. Хлопчатобумажная нить, размещенная на высоте 25 сантиметров от электрода, не загорелась. Когда на нить нанесли тонкий слой коллоидного графита, она загорелась моментально. Ученые сделали выводы, что их аналог оказался довольно холодным, но может проявлять «огонек» в случае с электропроводными телами, в том числе с человеческими.

Такие шарообразные светящиеся объекты удается получать ученым по всему миру. Не всякая команда берется называть их шаровыми молниями — скорее долгоживущими плазменными образованиями.

Наблюдение природной шаровой молнии учеными

В 2014 году в авторитетном рецензируемом журнале Physical Review Letters Цзяньюн Цен с коллегами из Северо-западного педагогического университета Китая описали свой опыт наблюдения шаровой молнии в дикой природе. Они случайно зафиксировали шаровую молнию с помощью видеокамер и спектрографов.

Когда обычная линейная молния ударила в землю, возник шар шириной 5 метров. Он пролетел над землей 15 метров и исчез спустя 1,6 секунды. Спектрограф показал, что основными элементами в шаре были кремний, железо и кальций — те же элементы, которые находились и в почве.

Это наблюдение стало подтверждением теории новозеландца Джона Абрахамсона. В 2000 году он предположил, что после удара молнии в землю внезапное мощное тепло испаряет из почвы оксид кремния. Затем ударная волна поднимает газ в воздух. Если в почве есть углерод (от мертвых листьев или кореньев), он «крадет» кислород из оксида кремния, оставляя облако чистого кремниевого пара. Затем атмосферный кислород повторно окисляет горячий шар газа, что и заставляет шар светиться.

В лабораторных экспериментах в Бразилии и Израиле эта теория также находила подтверждение: когда ученые воздействовали электрическими разрядами на кремниевые пластины, выделялся пар, который затем окислялся. Выглядело это как маленькие светящиеся шары.

Источник