Физика шаровой молнии

В данной работе (1) приведено обоснование плазменной модели природы шаровой молнии. В основе предлагаемой модели лежит теоретически предсказанная бессиловая магнитная конфигурация – сферомак. Зарождается она в канале линейной молнии при повторных разрядах в областях развития на нём неустойчивости типа перетяжек. Начальным полоидальным магнитным полем служит слабое магнитное поле Земли. В процессе сжатия токовой оболочки полоидальное магнитное поле возрастает и становится сравнимым с азимутальным магнитным полем пинча. В результате перезамыкания силовых линий полоидального магнитного поля в области перетяжек образуются бессиловые магнитные конфигурации с замкнутым магнитным полем, которые и являются основой шаровой молнии. В зависимости от числа слившихся бессиловых ячеек энергия и размеры шаровой молнии могут изменяться в широких пределах. Во внешней области, за сеперетрисой, силовые линии магнитного поля незамкнуты и уходят в бесконечность. Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля

На границе с воздухом образуется тонкая оболочка неизотермической плазмы. В ней по внутренней к сепаратисе поверхности протекает диамагнитный ток, экранирующий её от магнитного поля плазмоида. На внешней поверхности оболочки неизотермической плазмы возникает двойной электрический слой, являющийся потенциальным барьером для электронов. В результате интенсивной конденсации паров воды на отрицательных и положительных ионах в воздухе на границе двойного слоя образуется водяная плёнка. Молекулы воды играют также важную роль в образовании кластеров в двойном электрическом слое, в результате чего существенно снижается величина и энергия потока ионов. Кроме того, неизотермическая плазма оболочки служит отражательным экраном для интенсивного циклотронного излучения электронов из центральной бессиловой области. В целом, внешняя оболочка молнии является эффективным тепловым и магнитным экраном. Вследстивии сильного электростатического давления в двойном электрическом слое плотность энергии в шаровой молнии достигает порядка 10 Дж/см 3

Известно, что сплюснутый бесиловый феромак является устойчивой магнитной ловушкой. В результате частичного поглощения циклотронного излучения поддерживается электронная температура в оболочке неизотермической плазмы

В следствии различной скорости диффузии электронов и ионов центральная область плазмоида заряжена отрицательным зарядом. Шаровая молния обладает также электрическим и магнитным дипольным моментами, направленными вдоль её оси симметрии

Перемещается она под действием силы тяжести, воздушных потоков и электромагнитных сил. Её движение при малой электромагнитной силе сходно с движением мыльного пузыря. В электрическом поле наведённого заряда в диэлектрике (стекле) она принимает такое положение, что бы направление её электрического дипольного момента совпадало с направлением поля. В результате она соприкасается со стеклом в области горловины её внешнего магнитного поля. Захваченные частицы, уходящие вдоль силовых линий магнитного поля, расплавляют стекло в этой области, проделывая в нём отверстие. Под действием разности давлений снаружи и внутри помещения шаровая молния переливается через это отверстие

Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля. При форме плазмоида близкой к форме шара его энергия WF H 2 1 R 3 /3. Время жизни классического сферомака N = 2П QR 2 / 2 (4,5) 2

Вес шаровой молнии определяется весом водяной плёнки. Взрыв шаровой молнии сопровождается генерацией мощного электромагнитного импульса. Она является источником интенсивного рентгеновского излучения. Основной вклад в излучение в видимом спектре даёт неизотермическая плазма оболочки. Наличие водяной плёнки у шаровой молнии подтверждается наблюдением нескольких световых оттенков у неё, “экзотических” черных шаровых молний, а так же особенностями её движения. Голубой ореол вокруг шаровой молнии обусловлен рентгеновским и ультрафиолетовым излучением. Фиолетовое свечение вблизи её границы вызывается электронами, преодолевающими потенциальный барьер в двойном электрическом поле

Наблюдение связанных шаровых молний, намагничивание металлических предметов и т.д. указывают на наличие у неё магнитного поля. В стадии угасания внешнее магнитное поле может отсутствовать

Наиболее точно строение шаровой молнии описано в уникальном наблюдении М.Т.Дмитриева (12)

Внешний вид шаровой молнии

1 – горловина внешнего магнитного поля

2 – водяная плёнка

3 – двойной электрический слой

4 – оболочка неизотермической плазмы

5 – переходной токовый слой

6 – сепаратриса

7 – область бессилового магнитного поля

Литература

1. А.Ф. Попов. Тезисы докладов 24 Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. Февраль 1997, стр.237

3. И.П. Стаханов. О физической природе шаровой молнии. Энергоатомиздат, Москва, 1985

12. М.Т. Дмитриев. Природа 6, стр.98, 1967