Пятница, 03.05.2024, 16:08
Приветствую Вас Гость |
|
|
Взаимодействие с диэлектриками Как и при взаимодействии с металлами поведение шаровой молнии соприкоснувшейся с твердым диэлектриком может быть различным, в зависимости от вида диэлектрика, его физических свойств (механических, тепловых, электрических), времени контакта, скорости столкновения с шаровой молнией, и др. Попробует рассмотреть некоторые наблюдаемые особенности взаимодействия шаровой молнии с диэлектриками:
1) пробивание оконного стекла
Г.П. Щелкунов, старший научный сотрудник НПП "Исток".
 «… "следы" на стекле именно шаровой молнии, вероятно, неоднократно наблюдались, но достоверно были зафиксированы в городах Фрязино (1977 год) и Щелково (1994 год). Щелковский случай (13 апреля 1994 года, солнечным днем, без ветра, около 17 часов) анализировал через день после происшествия автор этой статьи, который привлек к анализу и автора статьи О. А. Колосовского. Хозяйка квартиры боковым зрением увидела яркую вспышку в окне, а через 1,5-2 секунды услышала звон падающего стекла. В стекле наружной рамы она увидела большое, почти круглое отверстие, а между наружной и внутренней рамами - стеклянный диск. При осмотре диска и отверстия оказалось, что они имели диаметр около 8 сантиметров, плотно складывались вместе. Края отверстия и диска не были оплавлены, были конусными, меньшего диаметра со стороны молнии. Диск, отколовшийся в результате термонапряжения стекла, мог выпасть только внутрь помещения, что и имело место. В Фрязинском случае за приближением молнии к стеклу рамы школьного здания наблюдал целый класс вместе с преподавателем. Отверстие, образовавшееся в стекле (после "прилипания" к нему светящегося шара и его яркой вспышки с громким звуком через несколько секунд), имело края неоплавленные, конусообразные».
 Как можно объяснить описанные явления с точки зрения плазменно-пучковой модели шаровой молнии? Для начала, остановимся на характеристиках самого оконного стекла. Во-первых, стекло хороший диэлектрик, который часто используют в качестве изолятора, поэтому оно является почти непреодолимой преградой электронному пучку шаровой молнии, даже при их тесном контакте. Во-вторых, особенностью обычного оконного стекла является его плохая теплопроводность, и как следствие этого, возникновение в нем больших механических напряжений из-за теплового расширения при его зональном нагревании (термонапряжении). В-третьих, из-за высокой хрупкости стекла, даже незначительные по величине механические напряжения приводят к его разрушению. Теперь вернемся к образованию конических выбоин в стекле. Чтобы понять механизм их образования вновь обратимся к строению шаровой молнии на рис.5а. При столкновении шаровой молнии со стеклом происходит деформация её поверхности таким образом, что часть плазмы вытесняется из зоны контакта со стеклом и стекло становится как бы одной из стенок шаровой молнии (см. рис.11). Стекло выполняет функцию квазиравновесной плазмы внешних слоев ШМ. Это возможно по причине, того что стекло - диэлектрик с высокой плотностью и электронному пучку, энергетически не выгодно его пробивать. В результате электронный пучок будет отражаться от него, так же как и от плазменной сферы. Рассмотрим сечение теплового воздействия шаровой молнии на стекло (рис.11). Тепловым действием электронного пучка на стекло можно пренебречь, так как потоки электронов не оказывают теплового действия на диэлектрики, подобно тому, как микроволновая печь не нагревает стекло. Следовательно, тепловое воздействие на стекло, может быть только со стороны ионов шаровой молнии. Наибольшую энергию, а значит и температуру, имеют ионы, находящиеся в системе шаровой молнии в «зоне низкой концентрации» (в плазменных каналах) и внутреннем слое плазменной сферы. Однако, так как концентрация ионов во внутреннем слое плазменной сферы на много больше концентрации их в ЗНК, то и тепловое воздействие периметра внутреннего слоя плазменной сферы, прилегающей к стеклу, будет намного больше. Т.о. можно констатировать, что главный нагрев стекла будет происходить в зоне его пересечения с внутренней поверхностью плазменной сферы шаровой молнии. А при таком неравномерном нагревании поверхности стекла, возникающие от термонапряжения силы, приводят к его механическому разрушению вдоль линии нагрева.  Например, такой способ иногда используют для резки стекла с помощью раскаленной проволоки. Необходимо отметить, что такое разрушение стекла, возможно, только при относительно продолжительном контакте с шаровой молнией. Итак, мы выяснили, что происходит со стеклом при его столкновении с шаровой молнией. А что же при этом происходит с самой молнией? Очевидно, что на разрушение стекла и его нагрев затрачивается часть внутренней энергии шаровой молнии. Результатом может служить уменьшение её температуры и изменение цвета. И, что более вероятно, распад шаровой молнии, как правило, в виде взрыва. К взрыву может привести быстрый вылет выбитого осколка стекла, и как следствие - нарушение стабильности плазменно-пучковой системы.
Кроме выше описанной ситуации взаимодействия со стеклом, имеются большое количество свидетельств о прохождении шаровой молнии через стекло без его видимого разрушения.
Москва. Наблюдатель Орехова И.Г.
"Была сильная гроза с дождем. Разряды линейной молнии сверкали один за другим. Почти одновременно со вспышкой сильного разряда из электророзетки стал "выдуваться" (как мыльный пузырь из соломинки) оранжевый светящийся шар. Его форма все время менялась. Когда шар достиг размеров футбольного мяча, он оторвался от розетки и поплыл по комнате к окну. Подлетев к окну, шар, не замедляя своего движения и не меняя формы, прошел сквозь стекло, словно стекла не было. (В стекле я никакого отверстия не обнаружила). На дворе, отлетев от окна несколько метров, шар с грохотом взорвался".
Сентябрь 1984 г., пос. Пырьях Ханты-Мансийского р-на. Наблюдатель Доронин Л.П.
"Во время сильной грозы в комнату прямо через оконное стекло медленно прошел сверкающий шарик диаметром 4-5 см. Проходя сквозь стекло, он своей формы не менял и прошел так, словно стекла не было. Ударившись о металлический шар, украшавший спинку кровати, упруго отскочил в сторону окна и также медленно удалился через стекло. При столкновении шарика с кроватью раздался мелодичный звук, напоминающий звучание камертона. Все это длилось секунд 5-7. В стекле, через которое дважды прошел шарик, следов не оказалось".
Июль 1950 г., 20 часов, г. Орск Оренбургской обл. Наблюдатель Шачнева Е.А.
"После короткой грозы с сильным дождем во дворе образовалась большая лужа, и мой сын со своими товарищами принялись по ней бегать. Но в это время стала собираться новая гроза, и я позвала сына домой. Как только он вошел в дом, я стала обмывать ему ноги из тазика, стоящего на полу. В это время услышала треск в окне. Подняла голову и увидела, как через оконное стекло летит огненный шар диаметром 8-10 см. Проходя сквозь стекло, шар не изменился. Он летел прямо на нас и лопнул между мной и сыном (примерно в 15 см от меня). Звук при этом был, как при выстреле из воздушного ружья. Мы с сыном остались невредимы. В оконном стекле отверстия я не обнаружила".
Если исключить наличие даже мельчайших отверстий в стекле, через которое смогла бы «просочиться» шаровая молния, то возникает вопрос каким образом шаровая молния проходила, по словам очевидцев, через стекло не повреждая его? Единственно разумным объяснением такого «поведения» шаровой молнии (при непродолжительном контакте её с поверхностью стекла), это электрический пробой диэлектрика. Любой изолятор имеет предельно допустимые значения напряжения, при которых он еще сохраняет свои диэлектрические свойства, и превышение которых приводят к его пробою искровым разрядом. Но почему электронный пучок шаровой молнии, в ряде случаев, предпочитает пробивать стекло, а не плазменную оболочку молнии? На этот вопрос я пока не могу ответить, так как не вижу никаких физических предпосылок для протекания такого процесса. Как уже было сказано, электронный пучок шаровой (линейной) молнии, - это комбинация потока электронов и окружающей его свиты ионов. Для электронного пучка, без «шубы» из положительно заряженных ионов, стекло не представляло бы серьезного препятствия, по причине того что потоки электронов слабо взаимодействуют с диэлектриками, однако, оторваться от ионного окружения пучку практически невозможно. Хотя, вполне возможно, что все же имелось небольшое отверстие в стекле, визуально необнаруженное наблюдателями. А прохождение шаровой молнии через небольшое отверстие, вполне, можно объяснить в рамках предложенной теории.
2) прохождение сквозь небольшие отверстия
 Начало июля 1938 года, Курская область, наблюдатель Лопатьева А.Е.
"Гроза началась в середине дня. Я у окна читала сыну книжку. Вдруг в отверстие для антенны влетела желто-красная огненная лента длиной с метр и с пятикопеечную монету в поперечнике. Пролетев по комнате над самым полом до порога, лента остановилась, быстро завертелась на месте, сворачиваясь в шар размером с футбольный мяч. Шар не спеша вылетел в соседнюю комнату, оттуда в коридор и на улицу, где и взорвался с сильным грохотом, выбросив во все стороны языки пламени".
Способность шаровой молнии проходить через отверстия во много раз меньше её размера – одно из её удивительных свойств описанных очевидцами. Хотя сам факт прохождения ШМ через малые отверстия не столь удивителен, если вспомнить, что она состоит из плазмы, плотность которой не сильно отличается от плотности воздуха, а вряд ли кого из нас удивит сквозняк из оконной щели. Но попробуем объяснить это свойство шаровой молнии с точки зрения предложенной теории. По сути, здесь происходят процессы аналогичные делению шаровой молнии (рис.7). Рассмотрим, для простоты ситуации, прохождение шаровой молнии через отверстие в стекле. Электронный пучок, движущийся с большой скоростью внутри шаровой молнии, постоянно отражается от плотного слоя положительно заряженных ионов, внутреннего слоя плазменной сферы. При контакте со стеклом, как было описано выше, часть плазмы вытесняется, и стекло становится одной из стенок ШМ, причем, стенки с низким содержание ионов. Если для отдельных электронов стекло не является серьезным препятствием, то для электронного пучка, окруженного «свитой» положительных ионов формирующих вокруг него плазменный канал, стекло будет непреодолимой преградой. Однако, сформированный плазменный канал с электронным пучком в нём, вполне может проникнуть даже через небольшое отверстие в стекле. К тому же, этот плазменный канал способен формировать «ленту», внутри которой, как и в шаровой молнии, беспорядочно движется электронный пучок или пучки (рис. 13).
|
Рис. 13. Образование «ленты» при прохождении электронного пучка через небольшое отверстие в диэлектрике
|
Такое поведение шаровой молнии - трансформироваться в ленту, часто описывают наблюдатели этого явления. Но это, «ленточное», состояние шаровой молнии не является устойчивым, с минимально возможным значением потенциальной энергии. Поэтому, ленточная молния будет стремиться принять форму шара. Из описанного выше следует, что самой шаровой молнии энергетически невыгодно, разворачиваться в ленту и проходить через узкие отверстия, для этого должны быть причины, а именно -внешние факторы, энергия которых затрачивается на трансформацию формы шаровой молнии. К таким причинам может относиться разность давлений по обе стороны стекла, направленное движение воздуха через отверстие (сквозняк) и др.
|
|
| Статистика |
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
