Шаровая молния. Бущан Григорий.

Данная гипотеза является попыткой построения теоретической модели шаровой молнии, которая наиболее полно соответствовала бы свойствам шаровой молнии которые описаны очевидцами этого явления. Многочисленные теоретические модели не дают ясного объяснения этих свойств. Некоторые модели объясняют одни свойства, некоторые другие. Некоторые для объяснения таких основных свойств как большое время жизни и большая энергия шаровой молнии делают допущение о внешней энергетической подпитке шаровой молнии без предоствления правдоподобной модели этого процесса. Затянувшееся на десятилетия решение проблемы шаровой молнии, по моему, связано с тем что для ее решения требовалось введение в физику нового понятия, а именно такого понятия как стационарная электромагнитная волна, которое вводится в этой гипотезе как базисное, для построения теоретической модели шаровой молнии.  

       Предположим, что шаровая молния рождается из обычной, о чем свидетельствуют многочисленные очевидцы. Будем считать, что ток линейной молнии , за некоторое время достиг своего пика и в последующий промежуток времени, ради простоты, будем считать его квазипостоянным . Энергия магнитного поля установившегося в этот пиковый момент тока будет намного превышать энергию поля, установившуюся до этого, поэтому можем пренебречь магнитным полем, установившимся до пикового момента.Таким образом, магнитное поле установившееся вокруг ствола молнии можно считать подобным до того, что установится вокруг прямолинейного проводника с током, а именно,напряженность магнитного поля H в произвольной точке будет равняться

            H=I/(2pR)   где I-ток молнии, а R-расстояние от оси молнии до этой точки.  Пусть в некотором сегменте линейной молнии, длинной сегмента L, в конце разряда, произойдет внезапное охлаждение плазмы, за счет электромагнитного излучения и плазма, за время порядка времени рекомбинации атома,  перейдет в газообразное состояние. Таким образом, сопротивление плазмы внезапно возрастет и ток в этом сегменте прекратится.

      Поскольку ток в молнии прекратился не в результате воздействия на него магнитного поля, а в результате охлаждения и мгновенной рекомбинации, то энергия магнитного поля не была потрачена на остановку тока, а поскольку сопротивление среды возросло, то энергия магнитного поля может быть потрачена лишь на создание вихревого электрического поля. Предположим, что магнитная и электрическая составляющие разделены пространственно,тоесть в любой точке, где существует магнитное поле, отсутствует электрическое и наоборот. Определим области существования, соответственно, электрического Е и магнитного Н полей. Поскольку магнитное поле, внутри ствола обычной молнии, частично, взаимно

гасится параллельными однонаправлеными токами  молнии, то будем считать, что магнитным полем внутри ствола можно пренебречь. Магнитное поле, вне ствола молнии, не может устанавливаться быстрее чем скорость света, поэтому магнитное поле распространится от оси ствола на расстояние R0=ct где с скорость света, а t время существования пикового тока линейной молнии.

           Учитывая предположение что магнитная и электрическая составляющие должны быть разделены пространственно то вихревое электрическое поле может существовать внутри бывшего ствола линейной молнии в промежутке от оси z до r0 где r0- радиус ствола линейной молнии, а также при R>R0.

                 

 

          Таким образом получается что напряженность магнитного поля, в интервале от r0 до R0, по расстоянию от оси z, и от(-L/2 )  до( L/2 )вдоль оси z ,в начальный момент времени Н0 = I/(2pR), а электрическое поле в этот момент равно 0. Чтобы определить дальнейшее поведение электрического и магнитного полей надо решить систему из двух уравнений Максвелла с учетом указанных начальных условий.

                                                   

                                                 

                                         

        В принципе эти уравнения говорят только о том, что если есть два  взаимно переплетённых контура в одном из которых есть вихревое магнитное поле а в другом вихревое электрическое, то магнитное поле будет порождать изменение электрического а электрическое соответственно изменение магнитного.  Поэтому будем считать что предложенная конструкция шаровой молнии может существовать в реальности.

Для того чтобы шаровая молния была компактным образованием надо чтобы интервал времени пикового тока t был порядка 10 в минус 8 степени тогда R0=ct будет равно порядка 3 метра. Если какое-то решение системы уравнений существует в виде H=H0coswt  и E=E0sinwt  то тогда, такой объект можно назвать стационарной электромагнитной волной. Надо отметить, что шаровую молнию нельзя считать простым сложением двух взаимно переплетённых простанственных контуров вихревого магнитного и электрического полей, а является единой сущностью с электромагнитными проявлениями а все выше приведённые рассуждения, являются общедирективными и приведены они для приближения к пониманию сущности шаровой молнии.

                             Как видно из рисунка, напряженность электрического поля принимает максимальные значения в центре шаровой молнии. Напряженность электрического поля в области близкой к точке начала координат может быть настолько большой, что образуется плазма, которую поддерживает переменное электрическое поле молнии и которую видят наблюдатели. Эта модель может объяснить наблюдаемые свойства  шаровой молнии. То что она проходит сквозь стекло объясняется тем что для электромагнитной волны определённого диапазона частот диэлектрик не является препятствием, а то что при этом стекло не повреждается говорит о том что плазма, за время прохождения молнии не успела разогреть стекло до температуры плавления, если же в стекле образовалось отверстие значит энергии выделилось достаточно для оплавления и испарения стекла. То что молния проходит сквозь щели объясняется той же прозрачностью диэлектрика для электромагнитной волны. Наблюдатель, в данном случае, видит только поведение плазменного очага. То что молния может закипятить значительное количество воды тоже легко объяснимо. Переменное электрическое поле очага молнии, вполне может закипятить воду. Прозрачная молния объясняется тем, что энергии молнии не достаточно, чтобы возникли разряды в центре молнии, но интенсивное электрическое поле изменяет e газа вследствие чего наблюдатель видит рефракцию света. То что молния повреждает электропроводку и электроприборы объясняется, как видно из рисунка, воздействием на электропроводку внешнего электрического поля молнии. То, что молния взрывается, можно объяснить тем, что происходит флуктуационное увеличение зоны плазмы, выше критического уровня и происходит мгновенная разрядка молнии через плазму.

           Некоторые наблюдатели сидетельствуют о том, что видели шаровую молнию в форме тора. Такую форму шаровой молнии можно объяснить инверсным состоянием шаровой молнии. Это происходит когда вихревые линии электричекого поля шаровой молнии, находящейся в основном состоянии, после очередной серии колебаний, спонтанным способом собираются в одной плоскости по одну сторону от центра .Таким образом линии электрического поля принимают торообразную форму стимулируя тем самым линии магнитного поля обхватить тор по кругу.Тоесть электрические и магнитные линии меняются местами. Поскольку визуализация шаровой молнии осуществляется за щет электрического поля то наблюдатели и сообщают о торообразной форме шаровой молнии. Вероятность такого события очень мала, поэтому и количество сообщений о наблюдениях подобной формы шаровой молнии тоже незначительное.

          Можно предположить, что шаровые молнии, в том числе и очень большие, рождаются в верхних слоях хромосферы Солнца, при извержении плазменных выбросов с поверхности Солна. Плазменные выбросы, проходя через линии магнитного поля Солнца, разделяются на положительно и отрицательно заряженные плазменные облака, после чего, когда эти облака окажутся вне области сильного магнитного поля, между облаками может произойти электрический разряд, способный сгенерировать шаровую молнию. Скорость удаления от Солнца этой шаровой молнии, очевидно, будет приблизительно равна скорости плазменных облаков, в момент разряда. Таким образом, гипотеза о том, что Тунгусский метеорит был шаровой молнией получает дополнительный аргумент. Шаровые молнии, наблюдающиеся вне грозы, могут быть космического происхождения. Некоторые НЛО также могут быть этой природы.

            Предложенная модель шаровой молнии указывает на следующие условия необходимые для искусственного и полуискусственного воспроизведения шаровой молнии.

     1.Разряд желательно производить в вакуумной камере для того чтобы магнитный тор, образовавшийся в результате разряда всю свою энергию потратил бы на создание вихревого электрического поля (a и b –электроды а ab-проводник который должен обеспечить начало разряда, после чего должен сгореть).

                                     

                                  

Корпус вакуумной камеры должен быть сделан естественно из изоляционного материала.

    2. Идентичные условия требуются для полуискусственного воспроизведения шаровой молнии.

Идея метода состоит в том чтобы использовать энергию грозового разряда. Для этого к электроду a надо прикрепить штырь ac для привлечения грозового разряда, а электрод b заземлить.

                          

           Заключение.

        Способы эволюции шаровой молнии которые могут быть описаны данной теоретической моделью.

        После того как образовалась шаровая молния с энергией достаточной для возникновения плазменного центра ее энергия расходуется на электромагнитное излучение на частоте собстенного колебания (рассматривается случай когда шаровая молния имеет одно собственное колебание) и на разогрев плазменного центра.

1.    Потеряв некоторое количество энергии плазменный центр затухает и шаровая молния переходит в состояние которое наблюдатели называют прозрачной шаровой молнией, тоесть они видят рефракцию лучей,  вседствие изменения e среды в сильном электрическом поле, которые проходят через центр молнии.Шаровая молния продолжает излучать электромагнитное излучение и через некоторое время затухает.

2.    В некоторый момент времени плазменный центр, по причине спонтанного увеличения своего размера выше критического, позволяет шаровой молнии мгновенно разрядиться.Такой мгновенный разряд сопровождается взрывом.

3.    Шаровая молния распадается на несколько. Аддитивность этой модели является очевидной.

4.    Шаровая молния переходит в инверсное состояние и наблюдается в виде тора.