Геннадий Исаев
июль 2017.
3217

Существует ли на самом деле шаровая молния?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
3 ответа
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

А давайте "посчитаем" шаровую молнию на основе рассказов очевидцев. Итак, дано:

  • Хаотически и легко "плавает" в атмосфере. Это значит плотность вещества шаровой молнии равна плотности воздуха. Таким образом ρ ≈1,2 кг/м³
  • Цвет шаровой молнии идентичен цвету Солнца, то есть, температура T ≈ 2000 °C или 2273 К, при этом вещество в состоянии плазмы.
  • Место рождения – воздух, т.е. состав в основном Азот с молярной массой M=0.014 кг/моль.

1. Из уравнения состояния идеального газа PV = (m/M)⋅RT, где m - масса шаровой молнии, а  R = 8.31 Дж/моль⋅К, имеем P = ρ⋅RT/M, откуда оценим давление внутри шаровой молнии P ≈ 1.6×10⁶ дж/м³ или P ≈ 16 атм. Это в 8 раз больше чем в автомобильных шинах.

2. Чтобы удержать это давление плазмы, магнитное поле должно иметь индукцию B ≈ √(2μ₀Ɛ), где Ɛ ≡ P плотность энергии магнитного поля, а μ₀ = 1,26×10⁻⁶ N/A² - магнитная постоянная. Таким образом, индукция магнитного поля шаровой молнии равна B ≈ 2 T, что в 40000 раз больше, чем среднее магнитное поле на поверхности Земли. 

3. Для того, чтобы создать такое магнитное поле в случае кольцевого тока, необходимо иметь силу тока = 2rB/μ₀, где r – радиус кольца, равный радиусу шаровой молнии. Для r = 10 см, оценка силы тока для удержания плазмы шаровой молнии равна  3.2×10⁵ A. Это значение значительно больше средней силы тока в разрядах молний между облаками и землёй. При r = 1 м сила тока возрастет в 10 раз и станет более 3 млн A, что невероятно даже для молний. 

Полученные оценки физических параметров шаровой молнии противоречат рассказам очевидцев о шаровой молнии, вошедшей через форточку, возникающей и исчезающей бесшумно, длительное время (секунды и более) перемещающаяся в пространстве и т.п. Но главное, рассказы о магнитных свойствах шаровой молнии мне вообще не встречались, в то время как это единственный метод удержания высокотемпературной плазмы.

Вспоминая "Бритву Оккама" можно заключить – шаровых молний, в том виде, о котором рассказывают очевидцы, по видимому не существует, а в наблюдениях этого явления вероятно надо искать психологическую природу.

21

Читал, кажется, на N+1 (научпоп), что, возможно, шаровая молния - это зрительная галлюцинация, возникающая у человека в результате электромагнитного воздействия с определёнными параметрами (по-моему, если не путаю, в момент удара настоящей молнии).

+2
Ответить

Но ведь, китайцы, вроде как, фиксировали шаровые молнии, см.

elementy.ru
0
Ответить

* Но ведь китайцы

0
Ответить
Ещё 4 комментария

Прочитайте комментарии к статье в elementy.ru.

+1
Ответить

Иногда мне кажется, что люди занимаются физикой только ради такого вот

Чтобы где-то что-то прикольное посчитать

+2
Ответить

Это очень круто

Всегда искренне удивляюсь, когда люди производят такие расчеты

+2
Ответить

Психическую. А не психологическую :)

+3
Ответить
Прокомментировать

Не так давно читал хорошую статью, оставлю её здесь:

Все слышали о шаровых молниях, однако мало кому известно, что этот феномен считается в среде учёных всего лишь легендой, а основная теория, объясняющая подобные явления, списывает всё на человеческие галлюцинации. Решившись поспорить со скептиками, команда исследователей из Китая во главе с Цзяньюном Цэнем (Jianyong Cen) опубликовала первые свидетельства существования шаровых молний в природе. Доказательства представлены в двух видах — цифровых снимках и данных спектрографа.

В рамках исследовательского проекта учёные из Северо-западного педагогического университета (Northwestern Normal University) записывали на видео удары молний во время грозы в провинции Цинхай. Внезапно всего в нескольких сантиметрах над землёй прямо рядом с объективом камеры сформировалась шаровая молния. Она пролетела пять метров, после чего поднялась выше, преодолела ещё 15 метров и исчезла. Всё это произошло не более чем за полторы секунды, утверждают очевидцы.

К большой радости учёных, наблюдения за грозой проводились не только с помощью видеокамеры, но и с помощью спектрографа. Дополнительные данные помогли не только предоставить доказательства существования шаровой молнии, но и идентифицировать химические элементы, необходимые для её формирования.

В почве, рядом с которой возник раскалённый шар, учёные обнаружили железо, кремний и кальций, а значит, какие-то из этих элементов или определённая их пропорция способствуют образованию редчайших молний, решили они.

Теоретики на протяжении многих столетий размышляли о том, что же это за феномен, который видели многие жители Земли, но его ни разу не удавалось задокументировать. В 2000 году Джон Абрахамсон (John Abrahamson) и Джеймс Диннисс (James Dinniss) выдвинули теорию о том, что шаровая молния может являться результатом взаимодействия обычной молнии с почвой.

Согласно их модели, тепла, образованного при ударе, достаточно, чтобы вызвать испарение оксида кремния из почвы. После этого ударная волна от молнии выталкивает сформировавшееся облачко газа вверх, где оно начинает светиться из-за окисления воздухом.

Спустя шесть лет двое учёных-экспериментаторов из Тель-Авива — Владимир Дихтяр (Vladimir Dikhtyar) и Эли Джерби (Eli Jerby) — провели лабораторный эксперимент, в ходе которого в точности воспроизвели все условия, описанные Динниссом и Абрахамсоном.

Работа китайских учёных является вторым экспериментальным доказательством вышеупомянутой гипотезы и первым научным свидетельством существования природной шаровой молнии. Авторы исследования также подметили небольшую аномалию в виде колебания напряжённости на частоте 100 Гц, однако её списали на близость линий электропередач.

4
Прокомментировать

Я вот здесь (thequestion.ru) примерно описал состояние вещей. Прямых наблюдений пока нет. В лаборатории ничего не генерируется. Единственное наблюдение не выдерживает никакой критики. Но зато есть объяснение, которое я тоже описал выше. Действительно, это может массовая галлюцинация, но отнюдь не по причине грибов.

0
Прокомментировать
Ответить