Природа шаровой молнии, характеристика параметров, опасность явления

Природа шаровой молнии, характеристика параметров, опасность явления

Атмосферное электричество до сих пор изучено не достаточно глубоко. Отсутствие понимания природы шаровой молнии, точнее, достоверной теории её появления является определенным препятствием на пути создания эффективной системы защиты от этого природного явления. Однако невозможность моделирования шаровой молнии в лабораторных условиях не является препятствием для изучения характеристик этого природного явления по тем фактам, что удавалось как-либо зафиксировать.

Авторы публикации

Рубрика

Безопасность жизнедеятельности

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 20 (65), май ‘22

Дата публицакии 13.05.2022

Поделиться

 

Опасна ли шаровая молния? Да, опасна, но встречи с шаровой молнией, как правило, заканчивались без трагических последствий, так как энергия, которая выделяется при взрыве шаровой молнии, не превышает 100 кДж. Этого достаточно, чтобы оплавить небольшой участок металлической трубы, согнуть не слишком толстую трубу, расщепить бревно, пробить перегородку, устроить пожар. Однако каких-либо действительно серьезных разрушений шаровая молния произвести не в состоянии. Чаще всего шаровая молния обходит человека стороной. Следует соблюдать спокойствие при встрече с ней, так как сотрясение воздуха может спровоцировать взрыв. В некоторых случаях даже прямое прикосновение молнии не причиняло никакого вреда, но иногда давало ожоги.

Чаще всего шаровая молния возникает в период грозовой активности, когда наблюдаются линейные молнии и когда напряженность атмосферного электрического поля особенно велика. Иногда шаровые молнии наблюдались даже при хорошей погоде. Большинство свидетелей явления утверждают, что шаровая молния образовалась либо сразу после разряда, либо перед разрядом линейной молнии, что бывает значительно реже.

Природа шаровой молнии до сих пор остается, по сути дела, неразгаданной. Все предположения, которые касаются явления шаровой молнии, можно разделить на две группы. В первую входят гипотезы, согласно которым шаровая молния постоянно получает энергию извне. Предполагается, что разряд неизвестным каналом получает энергию, которая сосредотачивается в облаках, откуда делаем вывод, что выделение тепла в самом канале оказывается незначительным, так, что вся сообщаемая по нему энергия централизуется в объеме шаровой молнии, что вызывает его свечение. Во вторую группу можно отнести гипотезы, которые утверждают, что шаровая молния после своего появления становится самостоятельно существующим объектом. Он состоит из некоторого количества неизвестной материи, внутри которой происходят процессы, приводящие к выделению энергии.

Разнообразие действий шаровых молний может быть абсолютно непредсказуемым – она может незаметно пропасть, может оставаться неподвижной, может катиться по поверхности предметов, на которых она оседает, также возможен ее взрыв с громким хлопком. Из этого следует, что кульминация исследования шаровой молнии неоднозначна – она медленно гаснет, распадается на части и даже взрывается. Образуется взаимосвязь от скорости высвобождения энергии, накапливающейся в недрах шаровой молнии. При мгновенном её высвобождении происходит взрыв, производящий различные разрушения. При медленном высвобождении энергии шаровая молния исчезает постепенно, не причиняя вреда. В случае шаровой молнии мы имеем дело с определённым объёмом вещества, обладающего некоторым запасом энергии.

Шаровая молния может двигаться по весьма причудливой траектории, но при этом просматриваются некоторые закономерности. Когда она возникает в грозовых облаках, то она стремится быть ближе к поверхности земли – это первое. Затем, находясь у поверхности, она сохраняет горизонтальное движение согласно рельефу местности. В-третьих, шаровая молния, в обычном случае, избегает столкновения с токопроводящими объектами и, в частности, с людьми. Также молния проявляет стремление проникать внутрь помещений.

В момент парения над поверхностью, шаровая молния напоминает тело, которое находится в невесомом состоянии. Наверняка, материальная составляющая её имеет почти такую же плотность, что и воздух. Точнее, молния немного тяжелее воздуха, потому что всегда стремится опуститься вниз. Ее плотность составляет около 1,5 кг/м3. Разницу между силой тяжести и силой Архимеда дополняют конвекционные воздушные потоки, а также сила действия атмосферного электрического поля на шаровую молнию.

Последнее обстоятельство представляется весьма важным. Так как человеческое тело не имеет органов, которые реагируют на напряженность электрического поля. Другое дело шаровая молния. Как раз таки она обходит по периметру автомобиль, избегает встречи с людьми или грудой металла, копирует в своем движении рельеф местности – во всех этих случаях она перемещается вдоль эквипотенциальной поверхности. Во время грозы земля и объекты на ней имеют положительный заряд. Из этого следует, что шаровая молния, которая обходит объекты и копирует рельеф, аналогично заряжена положительно. Но при встрече с отрицательно заряженным предметом, молния притянется к нему и с большой вероятностью взорвется. С течением времени заряд в молнии может изменяться, и тогда меняется характер ее движения. Шаровая молния остро реагирует на электрическое поле , находящиеся возле поверхности земли. Так, молния стремится переместиться в те области пространства, где напряженность поля меньше; этим можно объяснить частое появление шаровых молний внутри помещения .

Шаровая молния способна проникать в помещение сквозь щели и отверстия, размеры которых много меньше её. Иначе говоря, молния диаметром 0,4м в состоянии проникнуть через отверстие с диаметром в несколько миллиметров. Проходя сквозь малое отверстие, молния очень сильно деформируется, ее вещество как бы переливается через отверстие. Уникальность этого явления представляет способность после прохождения сквозь отверстие принимать прежнюю шаровую форму, из этого следует, что вещество молнии имеет поверхностное натяжение.

Небольшая скорость передвижения шаровой молнии (1–10м/с) позволяет наблюдать за ней невооруженным глазом. Внутри помещения она может оставаться неподвижной продолжительное время. Продолжительность жизни зависит от размера, основной диапазон составляет примерно от 10 секунд до 1 минуты.

Наблюдаются три разных способа прекращения существования шаровой молнии. Чаще всего (в 55 % случаев) молния взрывается. В 30 % случаев молния спокойно угасает из-за нехватки запаса энергии, накопленной в ней. В 15 % случаев внутри молнии развиваются неустойчивости, и она распадается на части. Маленькие молнии обычно угасают, большие «предпочитают» распадаться на части.

Список литературы

  1. Рыбакова, Ж. В. Общая физика и некоторые аспекты физической метеорологии : учебное пособие / Ж. В. Рыбакова, В. Г. Блинкова ; под редакцией Б. Д. Белана. — Томск : ТГУ, [б. г.]. — Часть 3 : Электричество. Магнетизм — 2018. — 228 с.
  2. Тарасов, Л. В. Атмосфера нашей планеты : учебник / Л. В. Тарасов. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2012. — 420 с.
  3. Невретдинов, Ю. М. Атмосферное электричество и молниезащита в электроэнергетике : учебное пособие / Ю. М. Невретдинов, Г. П. Фастий. — Мурманск : МГТУ, 2015. — 188 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 6 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary