Из письма Рубановой Натальи Петровны

«Уважаемые господа ученые из института Ядерной Физики, дальнейших Вам открытий, направленных на благо человечества!

4 июня на канале ТВ «Россия» была передача о шаровой молнии, была ссылка на работы института.

У нас стало в последнее время модным все, что не можем объяснить, приписывать проискам дьявола.

Когда-нибудь рассматривалась причина шаровой молнии образованием при вращении Земли статического электричества от трения ее со слоями воздуха и в дальнейшем при накоплении и сталкивании с обычной молнией, закручивающейся в шары, которые летят с потоком воздуха? На эти шары воздействуют силы притяжения Земли.

На моих глазах в 40 г. шаровая молния влетела в наш дом через трубу разобранной печи и, не задев никого из сидящих за столом, вылетела в открытую дверь…

… Я не специалист, тем более не физик, но твердо уверена, что все мироздание живет по законам физики, иначе был бы хаос»

Канал «Россия» дважды показывал фильм о шаровой молнии. Это добротно сделанная колбаса о таинственном и злобном явлении природы, недоступном науке. Чего стоит, к примеру, сюжет, в котором небритый искатель шаровых молний сидит у дырки в земле и просит съемочную группу говорить шепотом, потому что оттуда могут стрельнуть огнем… В Петербургский институт ядерной физики стали приходить письма возмущенных телезрителей с просьбой рассказать, как на самом деле обстоит дело с изучением шаровой молнии.

Проявления атмосферного электричества крайне разнообразны. Кроме обычных линейных молний, существуют еще токовые струи, различные виды сидячих и кистевых разрядов, огни Св. Эльма, четочные и шаровые молнии. Чаще всего к шаровым молниям относят токовые струи. Они возникают в атмосфере, когда отрицательный заряд из облаков стекает по каналу, оставленному линейной молнией. Токовую струю можно получить искусственно, запустив в грозовое облако ракету с хвостом из медной проволоки. У токовой струи светящаяся округлая или цилиндрическая головка. Струя может проникнуть в дом через окно, дымоход, антенну, телефонный кабель. В горных местностях токовые струи наблюдаются чаще, чем на равнине и более опасны. Струя может убить животное или человека, при этом сухая одежда на нем останется целой.

Стекший на землю отрицательный заряд распространяется по самому электропроводному каналу. В том случае, если этот канал снова выйдет на поверхность, из него вырвется плазменная струя, от которой отделится и поплывет в воздухе светящийся автономный плазмоид диаметром 10-30 см. Это шаровая молния. Обычно она живет не более 1-2 сек. и исчезает без следа…

В погоне за сенсацией журналисты нередко приукрашивают сообщения о встрече с шаровой молнией. Какой-нибудь бесхитростный рассказ фермера об огненном комке, сбежавшем по водосточной трубе в бочку с водой, которая булькнула, превращается после нескольких перепечаток в псевдонаучную статью с расчетом количества энергии, заключенном в шаровой молнии размером с кулак, нагревшей до кипения бочку с водой.

Еще И.П. Стаханов догадался, что шаровая молния содержит вещество в особом состоянии – в виде гидратированной плазмы. В атмосферном воздухе всегда есть пары воды. В молекуле H₂O отрицательный заряд смещен к атому кислорода, поэтому у этой молекулы большой дипольный момент. Во влажном воздухе молекулы H₂O окружают заряженные частицы. Гидратированные положительные и отрицательные ионы не могут теперь быстро рекомбинировать – им мешают молекулы воды. Комок тепловатого, влажного воздуха может содержать целую популяцию ионов в законсервированном виде. Они будут медленно рекомбинировать, излучая свет. Компьютерное моделирование, выполненное С.В. Шевкуновым, показало, что время жизни ионов в шаровой молнии возрастает в 10¹⁰ раз, до сотен секунд!

Кроме гидратированных ионов шаровая молния всегда содержит избыточное количество электронов и аэрозоль частиц, захваченных при разряде. Иногда шаровая молния содержит молекулярный водород или метан, тогда она может взорваться с резким хлопком.

В Петербургском институте ядерной физики, в лаборатории А.И. Егорова, много лет ведутся экспериментальные исследования шаровой молнии. Был воссоздан в миниатюре следующий природный процесс. Сидел человек в грозу возле геодезической вышки. Громоотвод вышки был сделан из железного троса. Он спускался вниз и был небрежно прикопан – конец его торчал из лужи. Молния ударила в громоотвод, а из конца троса вылетела шаровая молния. 

Шаровая молния летит по лаборатории. Это яркое и красочное явление природы.

В лабораторной установке роль грозового облака играет конденсаторная батарея на 600мкФ. Ее можно заряжать до 5500В. От медного штыря – громоотвода изолированная медная шина идет к центральному электроду, находящемуся у поверхности заземленного объема воды. Вода должна быть проводящей, например, жесткой водопроводной. Если смочить центральный электрод и быстро коснуться медной шины разрядником, соединенным с отрицательным полюсом конденсаторной батареи, то из центрального электрода вылетит яркая плазменная струя, от которой отделится и поплывет в воздухе красивый шаровой плазмоид.

При изучении свойств шаровой молнии были получены тысячи плазмоидов. Их демонстрировали академикам и научным сотрудникам, журналистам и телевизионщикам, и просто желающим взглянуть на редкий феномен. Самыми благодарными зрителями были очевидцы природного явления – они снова переживали встречу с шаровой молнией. Результаты экспериментального исследования были опубликованы в солидных научных журналах, в том числе в «Успехах физических наук». В наши дни искусственные шаровые молнии получают и изучают во многих лабораториях мира.

Форма шаровой молнии зависит от размеров канала, в котором находится центральный электрод. Плазмоид может иметь форму шара или тора диаметром 12-20 см. окраску плазмоида определяет спектр излучения рекомбинирующих ионов. Ионы железа окрашивают плазмоид в яркий белесый цвет, меди – в зеленоватый, алюминия – в белый с красноватым отливом. С пористого угольного электрода для спектрального анализа, смоченного чистой водой, срываются голубоватые плазмоиды с сиреневой оболочкой. Вода из лужи, содержащая ионы кальция, магния, натрия и калия, придает им характерный апельсиновый цвет.

Окраска плазмоида зависит также от состава дисперсной фазы, захваченной при разряде – это могут быть частички оксидов, глины, почвы и т.п. Сажа и органические вещества придают плазмоиду огненный оттенок. Частички древесного угля, попавшие в шаровую молнию, сгорают как блестки – она становится похожей на елочную игрушку.

Измерение заряда плазмоида с помощью цилиндра Фарадея показало, что шаровая молния несет избыточный отрицательный заряд. Последовавшие зондовые измерения установили, что избыточный заряд сосредоточен в тонком поверхностном слое плазмоида. По-видимому, избыточные электроны мигрируют по поверхности плазменного шара и обогащают его поверхность отрицательными зарядами.

В керне шаровой молнии находятся ионы разного знака. Компьютерное моделирование установило, что большинство из них объединено в нейтральные кластеры с большим дипольным моментом. Кластеры образуют цепочечные и пространственные структуры. Рекомбинация ионов резко возрастает на металлических поверхностях – металл при этом распыляется. Колечко из медной проволоки, подвешенное на пути плазмоида, теряет часть вещества, что можно установить контрольным взвешиванием. Шаровая молния может снять обручальное кольцо с руки без всякого ожога. Такие удивительные случаи известны. Плотность шаровой молнии зависит от количества дисперсного вещества, захваченного плазмоидом. Невзирая на световое излучение, средняя температура шаровой молнии невысокая. Она не может поджечь бумагу или ткань. Оценить температуру шарового плазмоида можно, если известен его диаметр и скорость всплытия в воздухе. Она близка к 30º-40ºС.

Время высвечивания шаровой молнии зависит от концентрации ионов разного знака в керне молнии. Избыточный заряд плазмоида пропорционален этой концентрации. У лабораторных шаровых молний со временем жизни 0.5 сек. избыточный заряд близок к 10 нанонуклон. По оценке М.Т. Дмитриева заряд природных молний примерно в 100 раз больше, а время высвечивания может достигать 50 сек.

Большинство очевидцев встречают молнии со временем свечения меньше одной секунды. Обычно такие случаи не попадают в статистику. Яркая вспышка плазменной струи создает у некоторых наблюдателей светлое пятно на сетчатке глаза. Это пятно перемещается в пространстве при повороте головы. Мы сталкивались с таким явлением во время демонстраций плазмоидов. Время жизни «физиологических» шаровых молний составляет 8-10 сек.

Для получения долгоживущих лабораторных плазмоидов нужно значительно увеличить емкость конденсаторной батареи. Можно попытаться использовать заряд грозового облака. Есть высотные здания и сооружения, громоотводы которых часто навещают молнии. Достаточно загнуть конец такого громоотвода и опустить его в заземленную ванну с водой, чтобы получить генератор шаровых молний. Можно забрасывать в грозовое облако верхний конец громоотвода с помощью ракеты, порохового заряда или механической катапульты. Такие проекты реальны и рано или поздно будут осуществлены.

Все изложенное выше было известно создателям фильма о шаровой молнии. Зачем же тогда вся эта галиматья о злобных силах природы, таинственной энергии вакуума и испарениях Живой Земли?

Главный научный сотрудник РАН А.И. Егоров