Шаровая молния.

Загадочные явления образования огненных шаров при грозах неизменно привлекают к себе внимание людей. Однако трудно назвать какую-либо другую естественнонаучную проблему, которая вызывала бы столь скептическое отношение большого числа серьезных естествоиспытателей, как проблема шаровой молнии. В то же время вполне понятно стремление исследователей найти пути для решения этой задачи с использованием всех достижений современной науки.
Чем больше накапливается наблюдений шаровой молнии, тем яснее становится, что сообщения очевидцев указывают на совершенно необычную и даже взаимоисключающую комбинацию ее свойств. Один из ранних исследователей следующим образом суммировал пять основных трудностей, возникающих из противоречащих друг другу наблюдений:

1) Шаровая молния появляется и при ясном небе, и во время проливного дождя.
2) Цвет шаровой молнии бывает красным или голубым, а иногда и тем и другим вместе.
3) Иногда шаровая молния неподвижна, иногда она движется очень быстро. Часто ее перемещение прямо противоположно направлению ветра, а иногда самый легкий ветер может изменить направление ее движения.
4) Хотя место, где возникает молния, обычно остается неизвестным, шаровая молния чаще всего движется близко от земли. Она может исчезнуть бесшумно или взорваться с громким треском, испуская светящиеся искры.
5) Шаровая молния может двигаться вдоль проводов или вдоль краев различных предметов, но в многочисленных случаях ее путь никак не связан с какими-либо опорами — она свободно парит в воздухе и даже появляется в закрытых помещениях.
Другими словами, любой из этих пунктов содержит явные противоречия. Имея в виду эти несоответствия, другой исследователь заметил, что существует много явлений природы, еще не понятых человеком, но мало найдется таких, когда наблюдения только затрудняют объяснение.
Тщательно изучив литературу о наблюдениях шаровой молнии, Бранд следующим образом суммировал ее свойства:
1. Шаровая молния представляет собой редко наблюдаемый и длительно существующий электрический разряд, имеющий сферическую (реже грушевидную) форму, относительно более частый во время зимних гроз и появляющийся преимущественно в конце грозы. Действие его более слабое, чем действие линейной молнии.
2. Шаровая молния обычно появляется в виде красного светящегося шара или полого шара с нечеткими границами диаметром 10—20 см, окруженного синеватой оболочкой. Она может быть также ослепительно белой и иметь четкие очертания.
3. Иногда шаровая молния издает шипение, жужжание или прерывистый звук.
4. После ее исчезновения часто остается резко пахнущая дымка, которая кажется бурой в проходящем свете, голубой в отраженном свете и белой во влажном воздухе.
5. Время жизни ее колеблется от ничтожных долей секунды до нескольких минут; чаще всего оно составляет 3—5 с.
6. Шаровая молния может появиться из нижней части облака, свободно парить в воздухе или быть связанной с каким-нибудь предметом. Часто ей непосредственно предшествует обычная молния, и шар возникает в месте поражения или на небольшом расстоянии от него. Во многих случаях такой разряд-предшественник может отсутствовать.
7. Шаровая молния или исчезает бесшумно, или с негромким треском, или с оглушительным взрывом, при котором из нее во все стороны вырывается множество коротких выбросов. Иногда ее исчезновение сопровождается ударом линейного разряда в шар.
8. Скорость шаровой молнии, которая появляется из нижней части облаков и падает на землю, бывает значительной (превращение в линейную молнию). Вблизи поверхности земли и в закрытых помещениях она движется со скоростью примерно 2 м/с, а иногда может сохранять полную неподвижность. Особенно часто это бывает с прикрепленными шаровыми молниями, которые исчезают как бы кипя и выбрасывая искры (переход в огни св. Эльма). Иногда характер ее движения определяется ветром, но чаще всего на путь шаровой молнии ветер не влияет.
9. Иногда вблизи места, пораженного линейным разрядом, появляется несколько светящихся шаров. Один большой шар может разорваться и выбросить несколько мелких шаров. В редчайших случаях возникают два огненных шара один над другим, соединенных цепью маленьких светящихся бусин, или же вместе с одиночным светящимся шаром появляется короткая цепь «четок» (переход в истинную четочную молнию).
10. Свободно парящие и прикрепленные шаровые молнии, по-видимому, ведут себя совершенно различно, но могут переходить одна в другую. Парящий тип напоминает разряды слабого тока очень высокого напряжения, сравнимые с разрядами от трансформатора Тесла. Для прикрепленной шаровой молнии, вероятно, характерно более низкое напряжение, но более сильный ток.
11. Парящие шары имеют красный цвет. Они избегают хороших проводников и обычно движутся по воздуху. Закрытые пространства их как будто притягивают, и они проникают туда через открытые окна, двери и даже через маленькие щели. Особенно предпочтительными оказываются различные дымоходы (возможно, присутствие дыма обеспечивает лучшую проводимость); поэтому эти шары часто появляются на кухне из плиты. Облетев помещение несколько раз, шаровая молния может его покинуть, часто прежним путем, а иногда новым. Шаровая молния безопасна, даже когда она оказывается в середине группы людей, ибо она держится на некотором расстоянии от человеческого тела, являющегося хорошим проводником. Иногда молния 2—3 раза поднимается и опускается на несколько сантиметров или даже метров, что в комбинации с горизонтальным перемещением создает впечатление прыжков. Часто она вертикально спускается из тучи почти до самой земли, а затем снова поднимается вверх.
12. Прикрепленные шаровые молнии бывают ослепительно яркими, либо белыми, либо голубыми. Они задерживаются на хороших проводниках и особенно на высоких заостренных предметах или же катятся вдоль таких проводников (например, по водосточным трубам). Они нагревают предметы, с которыми соприкасаются, в том числе человеческое тело. В последнем случае такой контакт может вызвать тяжелые ожоги; иногда они проходят под одежду, часто принося смерть.
13. Переход парящей молнии в прикрепленную происходит после короткой паузы, когда шар внезапно устремляется к находящемуся поблизости проводнику (в частности, к воде). При соприкосновении с водой он может исчезнуть бесшумно или со взрывом либо продолжать существовать в виде неподвижной шаровой молнии. Шаровые молнии, падающие из туч, как правило, продолжают свое движение, пока не ударятся о землю, после чего взрываются.
14. Превращение прикрепленного шара в свободно парящий происходит чрезвычайно просто — он взмывает вверх, после чего обычно по наклонной траектории поднимается к облакам. Однако такой шар, как правило, исчезает почти сразу после начала движения.


Мнения учёных.

Размеры шаровой молнии, т. е. средний диаметр неправильной сферы, согласно сообщениям, колеблются от размера поперечника горошины до 12,8 м. Кроме того, имеются сообщения о чрезвычайно больших шарах— 27 и 260 м в диаметре. Шарам, наблюдаемым на близком расстоянии, обычно приписывались меньшие диаметры; при наблюдениях издалека сообщалось, как правило, о более крупных размерах. Очевидно, оценка размеров зависела от расстояния до объекта, которое в свою очередь определялось лишь приблизительно. Бранд пришел к выводу, что средний диаметр шаров, для которых были получены надежные оценки, составляет около 20 см. Диаметр большей части молний, которые, согласно Бранду, наблюдались с близкого расстояния, может быть, даже не превышает 15 см. В 156 наблюдениях, собранных Нориндером, чаще всего указывается диаметр 25 см, а в 400 сообщениях, собранных Барри,—30 см, что в общем согласуется с результатами сводки Мак-Налли. Рейл дает несколько больший средний диаметр — примерно 35 см. Распределение диаметров шаровой молнии по материалам четырех основных обзоров показано на рис. 19. Для каждой из четырех групп даны сглаженные кривые. В каждом обзоре были выведены средние значения и указаны числа случаев в выбранных интервалах значений диаметров. Однако эти интервалы во всех обзорах выбраны по-разному; их величина соответствует расстояниям между отметками на каждой кривой рис. 19. По двум последним обзорам можно сделать вывод, что функция распределения (относительное число появлений шаровых молний, диаметр которых не превышает некоторого определенного значения) экспоненциально приближается к единице с ростом диаметра. Это может служить основой для предположения о взаимосвязи этих характеристик с другими параметрами, описывающими грозу, которые также имеют логарифмическую функцию распределения, например: напряженность электрического поля в атмосфере, а также заряд, ток и скорость нарастания тока при разрядах молнии
Из цветов молнии в пяти основных обзорах, в которых отмечался этот параметр, чаще всего упоминаются красный и оранжевый. У Бранда и Галли красный цвет указывался несравненно чаще всех остальных, этот же цвет наиболее частый и у Мак-Налли, однако, согласно Рейлу, оранжевая окраска отмечалась чаще, чем красная. Красный или красно-желтый цвет указывается в 60% случаев, рассмотренных Барри. Нередко сообщалось также о желтом, белом, голубом и бело-голубом (по порядку уменьшающейся частоты указаний) — всего в 200 с лишним случаях. Хотя в других обзорах упоминается о значительном числе голубых шаров, Барри в своих исследованиях обнаружил, что голубых и бело-голубых шаров было менее 2%, и пришел к выводу, что все это были случаи коронного разряда или огней св. Эльма, ошибочно принятые за шаровую молнию. Однако он включил лиловый и фиолетовый цвета как характерные для шаровой молнии продолговатой формы. Зеленый цвет отмечается относительно редко; имеются также упоминания о необычных черных сферах, которые не излучают света. Наблюдались также многоцветность и смеси цветов.
Подавляющее большинство наблюдений шаровой молнии показывает, что время жизни ее составляет чаще всего от 1 до 5 с. Довольно значительное число молний исчезает менее чем за 1 с, а случаи существования, превышающие 5 с, встречаются заметно реже. Некоторые шаровые молнии существовали около 1 мин, и имеются отдельные сообщения о 9 мин и 15 мин. При оценке времени жизни шаровой молнии обычно возникают следующие трудности: появление или исчезновение шара остается незамеченным из-за его движения, а к тому же оценка времени очевидцами, внезапно столкнувшимися с необычным явлением, может быть лишь весьма приблизительной. Длительные времена жизни, достигающие минуты, в обзоре Барри оказались характерными для неподвижных голубых или бело-голубых сфер, а потому он пришел к выводу, что на самом деле эти явления были огнями св. Эльма.
Во многих сообщениях специально отмечалось, что шаровая молния не выделяет тепла, как следовало бы ожидать от тела, испускающего интенсивный свет. Об этом свойстве, которое привлекает внимание только при наблюдении молнии с близких расстояний, сообщается в,подавляющем большинстве случаев. Кроме приводившихся выше примеров, только в четырех сообщениях из обзора Рейла (в котором перечислено 55 случаев, когда светящиеся шары наблюдались с расстояния менее 15 м), указывается на ощущение тепла. Барри высказал предположение, что светящиеся сферы, не излучающие тепла, были отождествлены с шаровой молнией неправильно и скорее всего были огнями св. Эльма. При этом он, по-видимому, исходит из того, что электрический разряд (или сходное с ним явление) всегда связан с высокой температурой. Приведены примеры случаев, при которых такая ошибочная классификация невероятна, но какие-либо тепловые явления все же отсутствуют. С другой стороны, в ряде сообщений описываются несомненные тепловые эффекты, включая воспламенение горючих материалов и причиненные шаром ожоги.