спиралей протонов оказываются внутри широких спиралей ионов азота и
кислорода.
Таким путем холодная плазма у торцов линейной молнии пополняется довольно
большой порцией горячей плазмы. Совершая в подогретых спиралях бесчисленные
обороты и перемещаясь с большей скоростью вдоль замкнутых силовых линий
магнитного поля, электроны и ионы оказываются более прочно связанными
собственными магнитными полями взаимно с магнитным полем импульсов
продолжающейся линейной молнии. Очевидно, из подогретых спиралей к концу
разряда молнии успевает сформироваться плазменно-магнитное образование,
имеющее вид тороида, который выталкивается в атмосферу. Возможно,
плазменные тороиды образуются на обоих концах молнии, а также и на середине
канала, ибо шаровые молнии часто наблюдают падающими сверху.
Здесь необходимо отметить следующее. В процессе формирования плазменного
тороида ионизованные частицы плазмы, движущиеся спиралеобразно вокруг и
вдоль силовых линий замыкающегося в тороиде магнитного поля молнии,
совершают еще и дрейфовые движения под воздействием других сил. Дрейфовые
движения ионизованных частиц имеют ту же известную особенность,
заключающуюся в том, что постоянная сила, действующая поперек магнитного
поля, вызывает движение частицы в направлении перпендикулярном к этой силе
и к этому магнитному полю, причем без ускорения, а с постоянной скоростью.
В плазменном тороиде характерны дрейфовые движения ионизованных частиц,
возникающие в силу неоднородности магнитного поля вдоль и поперек его
направления. Поперечная неоднородность заключается в сгущении и разрежении
силовых линий поля, продольная – в их искривлении [2, стр. 82, 86].
Рис. 1.
Ток разряда линейной молнии направлен вверх, следовательно её поперечное
магнитное поле направлено по часовой стрелке. Плазменный тороид рассечен
вертикальной плоскостью пополам. В правом сечении тороида магнитное поле
линейной молнии (изображено маленькими кружочками) направлено от нас, а в
левом сечении направлен о к нам (изображено точками). Сгущение силовых
линий, то есть плотность поля, возрастает в сторону отверстия тороида, а
разрежение к внешним его сторонам. В зоне сгущения поля радиус вращения
заряженных частиц меньше, а в разряженной зоне больше. В результате спирали
протонов дрейфуют вверх, а спирали электронов вниз, то есть из-за градиента
поля происходит разделение зарядов. Такой же результат дает и центробежный
дрейф. (Ионы азота и кислорода, вращающиеся по большой орбите не
изображены).
Для уяснения дрейфовых движений представим себе плазменный тороид лежащим
горизонтально. Рассечем его вертикальной плоскостью пополам. Допустим, мы
увидели в правом сечении тороида магнитное поле, направленное от нас, то в
левом сечении оно направлено к нам. Поперечная неоднородность поля, то есть
сгущение силовых линий, наблюдается вокруг центрального отверстия, а
разрежение – у наружной стороны тороида. Продольная неоднородность
заключается в искривлении силовых линий поля, обращенных выпуклостью от
центра тороида к наружной стороне.
Поперечная неоднородность приводит к тому, что радиус кружка спирали
ионизованной частицы в области сгущенного поля меньше, чем в области
разреженного. Поэтому кружок с частицей будет выталкиваться поперек поля с
силой, пропорциональной градиенту магнитного поля. Эта сила вызывает
градиентный дрейф, в результате которого протонные спирали перемещаются
вверх тороида, а электронные спирали – вниз.
При движении ионизованной частицы по спирали вдоль искривленной силовой
линии поля, обращенной выпуклостью к наружной стороне тороида, частица
испытывает на себе центробежную силу к наружной стороне тороида. Эта сила
увеличивает (растягивает) радиус вращения частицы за чертой выпуклости
силовой линии поля и уменьшает (укорачивает) радиус вращения до черты
выпуклости силовой линии поля. В результате протонные спирали дрейфуют
вверх, а электронные – вниз тороида.
Таким образом, и градиентный, и центробежный дрейфы ионизованных частиц
вызывают в плазменном тороиде одинаковые разделения зарядов, приводящие к
тому, что некоторая часть протонных спиралей оказывается на верхней
половине тороида, а часть электронных спиралей – на нижней его половине.
Такое заметное разделение зарядов приводит к образованию сильного
электрического поля. В этом случае плазменный тороид можно рассматривать
как заряженный конденсатор.
Образовавшийся плазменный тороид, отделившись от линейной молнии, остается
с той энергией, которую ему сообщила линейная молния. Некоторое время
10...20 секунд движение ионизованных частиц происходит по ларморовским
спиралям вдоль захваченного магнитного поля линейной молнии, пока оно,
сокращаясь к центру, не просочится наружу. Сразу же после отделения от
линейной молнии плазменный тороид быстро сжимается. Собственные магнитные
поля, обладая упругостью, отграничивают плазму от внешней среды, сжимая
тороид, уменьшают его размеры пока не наступит равновесие с
противодавлением изнутри со стороны плазмы. С повышением в плазме давления
в ней повышается температура, то есть ускоряется движение плазмы, что
означает продление жизни тороида. Отверстие в центре тороида, сокращаясь,
становится незаметным, а тороид похожим на овал. Коллективные движения
ионизованных частиц стабилизируют плазму тем, что их пути по большей части
разделены. Электроны реже встречаются с ионами, от чего рекомбинация плазмы
замедляется.
Плазма может находится в равновесии без стенок, если ее газовое давление
уравновешивается давлением внешнего магнитного поля [2, стр. 56]. У
образовавшейся шаровой молнии – поле не внешнее (не постороннее). У нее
собственные магнитные поля, благодаря которым плазменный тороид, сжатый в
овал, наделен на границе плазма-атмосфера поверхностным натяжением и не
смешивается с воздухом. Ближайшие линейные молнии, индуцируя токи в
тороиде, поддерживают ионизацию плазмы, продляя этим жизнь тороида. На
продление жизни тороида влияет и фотоионизация плазмы ультрафиолетовым
излучением, а также видимым светом большой интенсивности и плотности потока
фотонов (ступенчатая ионизация) от этих же недалеких молний.
Нужно заметить, что в образующемся в результате разделения зарядов
электрическом поле (которое в горизонтальном тороиде направлено
вертикально) должен происходить электрический дрейф остальной плазмы к
наружным сторонам тороида [2, стр. 74]. Магнитная оболочка тороида
испытывает деформации в зависимости от внутреннего давления на нее плазмы.
Поэтому может создаться впечатление, что электрический дрейф вызовет
раздвигание тороида в ширину. Однако градиентный и центробежный дрейфы –
это первичный процесс по отношению к электрическому дрейфу. Дрейфующие
вертикально в противоположные стороны спирали протонов и электронов в
первую очередь будут растягивать круглое сечение тела тороида вертикально,
а электрический дрейф остальной плазмы, вызванный появлением электрического
поля, всего лишь будет препятствовать чрезмерному сжатию боков тороида при
его вертикальном растягивании. Поэтому иногда наблюдают шаровые молнии в
виде пульсирующего по ширине овала (продолжается борьба вертикального и
горизонтального дрейфов).
Итак, плазменный тороид в завершающей стадии формирования стянут двумя
собственными магнитными полями в овальную форму со сквозным вертикальным
отверстием небольшого диаметра на месте центральной вертикальной оси.
Центральное отверстие тороида сократилось, потому что упругость силовых
линий захваченного магнитного поля линейной молнии и упругость силовых
линий собственного продольного поля направлены к центральной оси тороида, а
они стремятся сократиться до возможно минимальной длины. Через это
отверстие замыкаются все силовые линии другого собственного поперечного
магнитного поля тороида, которые также стремятся сократиться до минимальной
длины. Стянутый тороид (теперь овал) выглядит в поперечном сечении как два
рядом расположенных вертикально удлиненных плосковыпуклых овала, обращенных
плоскими сторонами к отверстию. Массивные ионы движутся по периферии овала,
то есть по широким спиралям, сжатым в овал, образующим в результате такого
движения замкнутую овальную трубу. Внутри вдоль трубы в верхней ее половине
движутся с некоторым преимуществом протоны по спиралям меньшего радиуса, а
в нижней половине – преимущественно электроны по своим спиралям совсем
малого радиуса. Хотя плазменный овал в целом остается квазинейтральным, но
поскольку положительные ионы преимущественно движутся по периферии овала,
то этим самым они экранируют отрицательный заряд внутренних электронов и
внешне у шаровой молнии больше проявляется положительный заряд.
Рис. 2.
На рисунке изображена в поперечном сечении шаровая молния, представляющая
собою плазменный тороид, стянутый двумя собственными магнитными полями. В
сечении тороид выглядит как два плосковыпуклых овала, обращенных плоскими
сторонами к центральному отверстию. Продольное поле окрашено условно синим
цветом, поперечное зеленым и изображены эти поля также условно одно поверх
другого, в действительности же они взаимно пронизывают друг друга. Азотные
и кислородные ионы, движущиеся по спиралям на периферии тороида, образуют
замкнутую саму на себя овальную трубу большого диаметра. Внутри трубы по
замкнутому кольцу движутся протоны и электроны по спиралям малого диаметра.
При формировании тороида часть протонных спиралей сместились вверх, а часть
электронных спиралей сместились вниз овальной трубы. Разделившиеся протоны
и электроны образуют электрическое поле, иначе говоря, заряженный
электрический конденсатор.
Наблюдатели сообщают, что иногда из ярко светящегося клубка, возникающего
на нижнем конце разряда линейной молнии, выскакивают несколько шаровых
молний. Наблюдают шаровые молнии, которые разделяются на несколько мелких
молний. Наблюдались шаровые молнии, из которых даже при взрыве выскакивали
молнии меньшего размера.
Думается, что предлагаемая идея может объяснить такие явления. При разряде
линейной молнии в магнитное поле с холодной плазмой, охватывающей ее торец,
влетают несколько пространственно разделенных порций горячей плазмы. Каждая
отдельная порция горячих ионов и электронов образуют там с уже имеющимися
ионными и электронными спиралями свою обособленную от других подогретую
спиральную трубу, замкнутую в тороид. В результате внутри каждой подогретой
тороидальной трубы в магнитном поле движутся по своим спиральным дорожкам
электроны и протоны и те, что были там и те, что влетели в холодную плазму
вместе с порцией горячей плазмы. Двигаясь в неоднородном магнитном поле
внутри ионной трубы, протоны и электроны частично разделяются, образуя
электрическое поле. Если образовавшиеся автономные тороиды не успели
объединиться, сцепившись собственными поперечными магнитными полями, то они
выталкиваются в атмосферу по отдельности, а если успели объединиться, то
выталкивается одна большая шаровая молния в виде удлиненного овала. В [4,
