Физика шаровой молнии

Физика шаровой молнии. В данной работе (1) приведено обоснование пла зменной модели природы шаровой молнии . В основе предлагаемой модели лежит теоретически предсказанная бессиловая магнитная конфигурация – сферомак . Зарождается она в канале линейной молнии при повторных разрядах в областях развития на нём неустойчивости ти п а перетяжек . Начальным полоидальным магнитным полем служит слабое магнитное поле Земли . В процессе сжатия токовой оболочки полоидальное магнитное поле возрастает и становится сравнимым с азимутальным магнитным полем пинча . В результате перезамыкания силов ы х линий полоидального магнитного поля в области перетяжек образуются бессиловые магнитные конфигурации с замкнутым магнитным полем , которые и являются основой шаровой молнии . В зависимости от числа слившихся бессиловых ячеек энергия и размеры шаровой молн и и могут изменяться в широких пределах . Во внешней области , за сеперетрисой , силовые линии магнитного поля незамкнуты и уходят в бесконечность . Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля. На границе с воздухом образуется тонкая оболочка неизотермической плазмы . В ней по внутренней к сепаратисе поверхности протекает диамагнитный ток , экранирующий её от магнитного поля плазмоида . На внешней поверхности оболочки неизотермической плазмы возникает двойной электрический слой , являющийся потенц и альным барьером для электронов . В результате интенсивной конденсации паров воды на отрицательных и положительных ионах в воздухе на границе двойного слоя образуется водяная плёнка . Молекулы воды играют также важную роль в образовании кластеров в двойном э л ектрическом слое , в результате чего существенно снижается величина и энергия потока ионов . Кроме того , неизотермическая плазма оболочки служит отражательным экраном для интенсивного циклотронного излучения электронов из центральной бессиловой области . В ц е лом , внешняя оболочка молнии является эффективным тепловым и магнитным экраном . Вследстивии сильного электростатического давления в двойном электрическом слое плотность энергии в шаровой молнии достигает порядка 10 Дж /см 3 . Известно , что сплюснутый бесиловы й феромак является устойчивой магнитной ловушкой . В результате частичного поглощения циклотронного излучения поддерживается электронная температура в оболочке неизотермической плазмы. В следствии различной скорости диффузии электронов и ионов центральная о бласть плазмоида заряжена отрицательным зарядом . Шаровая молния обладает также электрическим и магнитным дипольным моментами , направленными вдоль её оси симметрии. Перемещается она под действием силы тяжести , воздушных потоков и электромагнитных сил . Её дв ижение при малой электромагнитной силе сходно с движением мыльного пузыря . В электрическом поле наведённого заряда в диэлектрике (стекле ) она принимает такое положение , что бы направление её электрического дипольного момента совпадало с направлением поля. В результате она соприкасается со стеклом в области горловины её внешнего магнитного поля . Захваченные частицы , уходящие вдоль силовых линий магнитного поля , расплавляют стекло в этой области , проделывая в нём отверстие . Под действием разности давлений сн а ружи и внутри помещения шаровая молния переливается через это отверстие. Основная энергия в ней запасена в виде энергии магнитного поля . При форме плазмоида близкой к форме шара его энергия W я H 2 1 R 3 /3. Время жизни классического сферомака я = 2ру R 2 / 2 (4,5) 2 . Вес шаровой молнии определяется весом водяной плёнки . Взрыв шаровой молнии сопровождается генерацией мощного электромагнитного и мпульса . Она является источником интенсивного рентгеновского излучения . Основной вклад в излучение в видимом спектре даёт неизотермическая плазма оболочки . Наличие водяной плёнки у шаровой молнии подтверждается наблюдением нескольких световых оттенков у н е ё , “экзотических” черных шаровых молний , а так же особенностями её движения . Голубой ореол вокруг шаровой молнии обусловлен рентгеновским и ультрафиолетовым излучением . Фиолетовое свечение вблизи её границы вызывается электронами , преодолевающими потенциа л ьный барьер в двойном электрическом поле. Наблюдение связанных шаровых молний , намагничивание металлических предметов и т.д . указывают на наличие у неё магнитного поля . В стадии угасания внешнее магнитное поле может отсутствовать. Наиболее точно строение ш аровой молнии описано в уникальном наблюдении М.Т.Дмитриева (12) . Заключение. По грубым оценкам плотность плазмы в центральной области шаровой молнии N~10 19 ч 10 14 см -3 , T~10 4 ч 10 5 эВ при времени жизни ф = ру R 2 /10 2 ~1ч 10 сек . Предельная напряженность электрического поля в двойном слое ~ 10 7 В /см , и , следовательно , плотность энергии в ней W=E 2 n /4р ~10 Дж /см -3 . Эта величина совпадает с величиной плотности энергии , установленной Стахановым И.П . (3) на основе наблюдательных фактов . Таким образом , шаровая молния может служить источником нейтронов , если заполнить её дейтерием или другим термоядерным сырьём. На основе данной модели удаётся дать удовле творительное описание поведения шаровой молнии в различных условиях. Внешний вид шаровой молнии 1 – горловина внешнего магнитног о поля. 2 – водяная плёнка. 3 – двойной электрический слой. 4 – оболочка неизотермической плазмы. 5 – переходной токовый слой. 6 – сепаратриса. 7 – область бессилового магнитного поля. Литература. 1. А.Ф . Попов . Тезисы докладов 24 Звенигородской конференци и по физике плазмы и УТС . Февраль 1997, стр .237. 3. И.П . Стаханов . О физической природе шаровой молнии . Энергоатомиздат , Москва , 1985. 12. М.Т . Дмитриев . Природа 6, стр .98, 1967.