дымом) вытолкнуть из какой-нибудь полости через небольшое отверстие [7,
стр. 13...24]. Такие вихревые кольца, наверное, многие наблюдали при
взрывном выхлопе отработанного газа у автомашин или тракторов. Был даже
проект забрасывать дымы заводов высоко в атмосферу при помощи таких
вихревых колец большого размера, поскольку самые высокие трубы этого не
обеспечивают.
Для получения и демонстрации воздушных вихревых колец используют очень
простое устройство: обычный ящик, у которого с одной стороны имеется
отверстие диаметром 3...5 см, а с противоположной – тугая мембрана из кожи
или клеенки. Резким, коротким ударом по мембране сообщают прилегающему слою
воздуха некоторую скорость. Этот слой, придя в движение, вызывает
уплотнение соседнего слоя, тот – следующего и так далее, когда уплотнение
дойдет до отверстия, из него наружу вырвется струя воздуха. В движущейся
струе воздуха давление меньше, чем в покоящемся воздухе, находящемся
снаружи непосредственно за кромками отверстия, и оттуда произойдет его
засасывание в струю. Одновременно движущаяся струя упрется в покоящийся
воздух по фронту, несколько уплотнит его, а сама при этом радиально
растечется в стороны и далее назад к кромкам отверстия в образовавшееся
разрежение воздуха, ушедшего в струю. Таким путем происходит завихрение
воздуха в виде тороида. Кроме завихрения тороид получает импульс движения
вперед и улетает от отверстия на десятки метров. (Еще раз надо отметить,
что удар по мембране должен быть очень коротким, иначе струя воздуха
раздвинет впереди покоящийся воздух и тороид не получится.)
Нечто подобное может происходить и при разряде линейной молнии. На торце
линейной молнии, упирающейся в землю, возникает клубок из плазмы. При
последующих импульсах этого же разряда молнии возникают условия, сходные с
условиями образования воздушных тороидальных вихрей. Плазма, вытолкнутая из
канала очередного импульса молнии, встретив препятствие со стороны клубка
плазмы, заворачивается в тороид. В первые мгновения все тело тороида
состоит из вращающихся колец заряженных частиц. Вокруг каждой из них тут же
возникает магнитное поле, и, следовательно, вдоль всего тороида возникает
продольное магнитное поле. А те кольца заряженных частиц, которые оказались
не строго перпендикулярно к полю, а под углом к нему, мгновенно
разворачиваются в ларморовские спирали. Столкновения с другими частицами
приводят к тому, что вскоре и основная масса заряженных частиц движется по
ларморовским спиралям. Вслед за продольным возникает поперечное магнитное
поле. Оба магнитных поля стягивают тороид в овал, отграничивают плазму от
внешней среды и в результате образуется шаровая молния. И в этом втором
варианте образования шаровой молнии ионы кислорода и азота движутся по
спиралям большого радиуса, образующим внешнюю оболочку молнии, а протоны и
электроны движутся по спиралям малого радиуса внутри широкой ионной
спирали. Далее в результате дрейфовых перемещений в образовавшемся
магнитном поле может произойти разделение зарядов и образование
электрического конденсатора, то есть во втором варианте образования шаровой
молнии происходит все так же, как в первом.
Шаровая молния – генератор колебаний
Пожилые связисты, наверное, помнят, что начальный период в развитии
радиотехники связан с использованием в ней плазмы. На заре радиотехники
главным элементом в радиопередатчиках была плазма. Это она сначала в виде
искрового разряда, а затем в виде дугового разряда обеспечивала в те
времена работу довольно мощных (до 1000 кВт) радиопередатчиков.
В [3, стр. 864] приведена вольтамперная характеристика электрического
разряда в газах, где имеется участок, приобретающий падающий характер. В
этом месте разряд в газе получил название дуговой. Дуговой разряд
характерен тем, что при увеличении тока, проходящего через плазму, не
увеличивается падение напряжения на ее сопротивлении, а наоборот –
уменьшается. То есть при дуговом разряде плазма обладает «отрицательным»
сопротивлением. «Отрицательное» сопротивление дугового разряда, включенного
в колебательный контур, суммируется с «положительным» сопротивлением
контура и в результате общее сопротивление контура оказывается равным нулю
или слегка «отрицательным». В этом случае колебания в контуре будут
обязательно незатухающими, что и обеспечивало работу старинных
радиопередатчиков.
Дуговой разряд хорошо горит при атмосферном давлении. В этой связи
возникает мысль: не является ли шаровая молния сама генератором
электромагнитных незатухающих колебаний, генерируемых некоторое время по
вышеуказанному принципу. Вполне может оказаться, что разряд линейной молнии
в землю – это и есть дуговой разряд. Вытолкнутые из дугового раскаленного
клубка плазмы шаровые молнии, пока не остыли, сохраняют некоторое время
свойства дугового разряда. А по предложенной идее шаровая молния является
тороидальным плазмоидом, сжатым в овал, а в нем к этому времени уже
образовался конденсатор, появление которого приведет к возникновению
незатухающих электромагнитных колебаний, так как колебания не встречают
сколь-нибудь заметного сопротивления. Некоторое время стационарность
колебаний будет обеспечиваться взаимной компенсацией образования и потерь
(рекомбинаций) заряженных частиц в плазме. Если колебания, не затрачивая
энергии на преодоление сопротивления, чрезмерно возрастают, то шаровая
молния взрывается из-за пробоя конденсатора. В остальных случаях она тихо
угасает. Но при этом продолжительность жизни шаровой молнии будет все-таки
больше теоретической, на что и указывают их наблюдатели.
Колебательные системы и резонанс
По поводу возникновения шаровых молний или плазмоидов на проводах антенн, в
розетках, в телефонах и пр.
По работе мне приходилось участвовать в наладке и настройке (после монтажа)
мощных радиопередатчиков от 20 до 100 кВт излучаемой мощности. Самой
трудной задачей являлось устранение обнаруженных так называемых паразитных
колебаний в выходных (оконечных) усилителях мощности. Их выявление
производилось изменением параметров колебательного контура по всему
рабочему диапазону. В усилителе мощности устанавливался обычный рабочий
режим, но возбуждающий сигнал с предоконечного усилителя на вход мощного не
подводился. Иногда почти или при полностью закороченной катушке
индуктивности и минимальной емкости в мощном усилителе возникало
самовозбуждение и сопровождалось появлением овального плазмоида величиною
побольше грецкого ореха бело-голубого цвета. Плазмоид перемещался по
закороченным виткам катушки, а также перескакивал и на металлические
опорные конструкции.
Эти наблюдения наводят на мысль о том, что в грозу при громадных
электрических полях и потенциалах между тучей и землей вполне возможно
возникновение мощных электромагнитных колебаний, которые могут вызвать
образование плазмоидов, живущих десятки секунд.
Во время грозы в атмосфере создаются все условия для образования
параметрических колебательных контуров, которые могут генерировать
электромагнитные колебания. Их может быть несколько или один мощный. В
параметрическом контуре обкладками конденсатора служат нижняя поверхность
тучи и поверхность земли. Роль индуктивности выполняет распределенная
проводимость атмосферы. По данным [1, стр. 96...97] емкость атмосферного
конденсатора может составить до 0,15 мкФ. Разность потенциалов между тучей
и землей бывает порядка 109 В, а энергия, запасенная в конденсаторе, может
составить 7,5·1010 Дж. Во время грозы его емкость непрерывно меняется,
поскольку непрерывно меняется по высоте нижняя поверхность тучи, да и
электронный слой в туче также меняет свою высоту. Проводимость атмосферы
тоже меняется. Таким образом, в грозу параметры в атмосферном
параметрическом колебательном контуре (по большей части в конденсаторе)
непрерывно изменяются около некоторых средних значений, чем обеспечивается
раскачка колебаний в контуре и поддержание в нем параметрического резонанса
[3, стр. 520]. Параметрический резонанс возникает в результате малых
начальных возмущений, неизбежных во всякой системе флуктуаций, среди
которых всегда найдется составляющая с подходящей фазой по отношению к фазе
изменения параметров, что приводит к самовозбуждению колебаний. В
отсутствии потерь энергии самовозбуждение наступает при сколь угодно малом
изменении параметров. Можно ожидать, что в атмосферном параметрическом
колебательном контуре потери энергии явно невелики и его самовозбуждение
происходит при небольших изменениях параметров контура, то есть накачка
энергии заведомо превосходит потери в контуре. По-видимому, не последнюю
роль в самовозбуждении параметрического контура играют и разряды линейных
молний, вызывающие сильную встряску и атмосферы, и изначально существующего
электромагнитного поля, занимающего все пространство, да и физического
вакуума, наконец.
Грозовая туча, как правило, не бывает в виде сплошного монолита. Она
состоит из нескольких частей грозовых облаков, поэтому в грозу могут
образовываться несколько параметрических контуров между землей и этими
облаками. Каждый из параметрических контуров возбуждается на своей
собственной частоте, ибо у каждого свои отличные от других параметры и
изменяются они около некоторых средних значений по своему случайному
закону. Однако части грозовой тучи, а следовательно и параметрические
колебательные контура оказываются связанными между собой через небольшие
емкости (конденсаторы). Значения этих емкостей непрерывно изменяются,
поскольку непрерывно меняется скорость перемещения частей тучи относительно
друг друга.
Если, например, в грозу образовались два параметрических контура, то
благодаря емкостной связи между ними в контурах установятся биения частот и
в пространстве будут существовать электромагнитные колебания с собственными
резонансными частотами обоих контуров, их разностные, а также и
комбинационные частоты. Последние возникают в результате того, что
собственные колебания в контурах имеют не чисто синусоидальную, а
искаженную форму, поскольку к контурам приложены громадные потенциалы и
колебания генерируются в нелинейном режиме. Если же в грозу действуют
несколько параметрических контуров, то в пространстве будет существовать
довольно широкий спектр мощных электромагнитных колебаний, своего рода
электромагнитная буря. В таких условиях проводники электрического тока,
например, провода антенн, телефонные и электрические провода и прочие
металлические предметы, случайно находящиеся в зоне локализации
параметрических колебательных контуров, могут являться как бы частью их
рабочих элементов, или служить в качестве рабочей нагрузки, или просто
оказались поблизости, то в таких проводниках возможны наведения мощных
высокочастотных колебаний, вызывающих ионизацию воздуха с образованием
плазмоидов. О таких шаровых молниях или плазмоидах очевидцы сообщают, что
они медленно «разгораясь» появляются на проводах антенн, из розеток,
электрических патронов, щитков, телефонов и существуют недолго.
Рекомбинируют они чаще всего спокойно, очевидно потому, что ослабляется или
исчезает электромагнитное поле, создавшее их. Появляются они из упомянутых
электроприборов, находящихся в закрытых помещениях, благодаря высокой
проводимости электрических проводов.
Температура шаровой молнии
В заключение поговорим о температуре шаровой молнии, а также о нередких
случаях непонятно откуда возникающей у нее «сверхэнергии».
Очевидцы шаровой молнии, наблюдавшие их на близком расстоянии, сообщали,
что большого тепла молнии не излучали.
По предлагаемой в статье версии в сформировавшейся шаровой молнии частицы
плазмы совершают в основном упорядоченные движения, при этом их
кинетическая энергия может быть весьма значительной, но о температуре
плазмы что-либо определенного сказать нельзя. О большой температуре шаровой
молнии можно говорить в начальной стадии ее образования еще при
беспорядочном хаотическом распределении скоростей и большом числе
столкновений частиц плазмы. Но наибольшая температура плазмы очевидно
проявляется в момент электрического пробоя плазменного конденсатора и
последующего мощного взрыва шаровой молнии, поскольку энергия
электрического разряда, суммируясь с кинетической энергией движущейся
плазмы, превращают упорядоченные движения ее частиц в хаотические с
бесчисленными взаимными столкновениями; тем более, если шаровая молния
образовалась от мощного разряда линейной молнии.
Известно, что в атмосфере содержится небольшой процент тяжелого водорода
дейтерия. В атмосфере земли также имеются замедленные мюоны (мю-мезоны)
обоих зарядов. «На уровне моря мюоны образуют основную компоненту (?80%)
всех частиц космического излучения» [3, стр. 442]. Возможно, и в плазме
шаровой молнии содержатся в таких же долях и дейтроны и мюоны. Отметим, что
отрицательные мюоны могут образовывать с протонами и дейтронами мюонные
атомы (мю-мезоатомы), либо могут быть захвачены этими же протонами и
дейтронами. Вновь возникшие образования – нейтральны, как нейтроны. При
катализном участии отрицательных мюонов в ядерных реакциях слияния ядер
изотопов водорода происходят в нормальных земных условиях, то есть не
требуется сверхвысоких температур для сталкивания реагирующих ядер [3, стр.
441]. Следовательно, можно предположить, что иногда в шаровых молниях
случаются ядерные реакции, то есть реализуется некоторое количество актов
слияния протонно-дейтронных или дейтронно-дейтронных частиц в ядра гелия с
выделением соответствующей энергии, которая и производит те самые
необъяснимые большие разрушения.
