Одно из самых загадочных и непредсказуемых природных электрических явлений - шаровая молния. Ее происхождение до сих пор остается неразгаданным, хотя существует около двухсот теорий, пытающихся объяснить механизм образования этих капризных светящихся объектов.

Шаровая молния обычно имеет форму шара, испускающего яркий свет, сравнимый со светом сильной электрической лампы. Изредка она принимает форму груши, капли, гриба и лишь в уникальных случаях - кольца или выпуклого диска. Свет, испускаемый ею, имеет все оттенки желтого, оранжевого и красного цветов, но очевидцам случалось наблюдать зеленые и даже черные шаровые молнии, похожие на клубок переплетенных между собой темных нитей. За время своего существования они могут неоднократно изменять цвет и форму.

Шаровая молния может достигать метра в диаметре, но обычно не превышает размеров крупного апельсина. Она слишком подвижна и неустойчива, поэтому никому еще не удавалось непосредственно измерить температуру внутри «апельсина». По оценкам ученых, эта температура колеблется в диапазоне от 100 до 1000 °С, однако люди, которым случалось оказаться на расстоянии вытянутой руки от шаровой молнии, никогда не получали ожогов и лишь в редких случаях отмечали тепло, исходившее от нее. Чаще всего шаровые молнии исчезают так же неожиданно, как и возникают, но иногда они с грохотом взрываются. При этом высвобождается значительное количество энергии, которая причиняет разрушения, оплавляет металлические предметы, заставляет вскипать и испаряться воду в сосудах. Интересно, что какого бы размера ни была молния, ее масса составляет не более 5-7 г. Время существования этого природного явления - от 10 секунд до нескольких часов.

В прошлом считалось, что шаровые молнии можно увидеть только во время гроз - они как бы «сопровождают» обычные линейные молнии. Однако с увеличением количества наблюдений выяснилось, что они могут возникать и в ясную солнечную погоду. Замечено, что шаровые молнии чаще наблюдались вблизи источников сильных электромагнитных полей - например, линий электропередачи, но известно немало случаев, когда они возникали в поле, лесу, горах.

Шаровые молнии могут появляться из электрических розеток в домах, «просачиваться» сквозь едва заметные щели в стенах и оконных рамах, тут же вновь принимая обычную форму и не оставляя никаких следов. Они то спокойно висят в воздухе на небольшом расстоянии от поверхности земли, то несутся со скоростью 8-10 м в секунду и при этом огибают все встречающиеся на пути препятствия.

Встреча с шаровой молнией в большинстве случаев заканчивается благополучно, но известны примеры, когда молнии вели себя «агрессивно», а при взрыве причиняли своим жертвам тяжелые ожоги и даже смерть. У людей, чересчур близко «познакомившихся» с этим феноменом, на теле не остается никаких следов.

Зафиксировано также немало мест, где шаровые молнии появляются особенно часто - возможно, там существуют наиболее благоприятные условия для их образования.

Все попытки исследователей создать шаровую молнию в лабораторных условиях до сих пор остаются безуспешными. И прежде всего потому, что еще далеко не полностью изучена их природа и условия образования. В экспериментах удавалось создать лишь плазмоиды - сгустки раскаленной плазмы, образующейся после мощных электрических разрядов в газовой среде. Они внешне напоминают шаровую молнию, но существуют лишь доли секунды.

На Земле одновременно возникает от 100 до 1000 шаровых молний, но вероятность увидеть шаровую молнию хотя бы раз в жизни составляет всего 0,01 %.

Шаровая молния

С гравюры XIX века

С шаровой молнией связано множество загадок, на которые пока не могут ответить ученые. Вот лишь некоторые из них. Если шаровая молния состоит из раскаленного газа или плазмы, то почему ее вещество не перемешивается с окружающим воздухом? Почему шаровая молния, представляющая собой облако горячего газа, не поднимается вверх - то есть не подчиняется закону Архимеда? Как она может существовать довольно продолжительное время, не получая энергии извне? Каким образом шаровая молния умудряется обходить препятствия и проникать сквозь небольшие отверстия?

неизвестный огонь

Еще в середине XIX в. прославленный английский физик Майкл Фарадей говорил: «Явления, наблюдающиеся при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы так или иначе затронут».

Огонь уже более ста тысячелетий является спутником человеческой цивилизации. Только благодаря открытию способов добывания огня люди сумели выжить в суровых условиях последнего ледникового периода. Обладание огнем давало человеку неоценимые выгоды и преимущества перед всеми остальными обитателями планеты, и в то же время огонь вызывал у людей страх и благоговение. Согласно древнейшим представлениям, огонь - одна из основных стихий мироздания, такая же важная, как вода, земля и воздух. Со времен античности философы и ученые пытались понять природу этого явления, но и сегодня огонь остается объектом для самых углубленных исследований.

Что же собой представляет огонь? В XVIII в. химики полагали, что вещество способно гореть только в том случае, если в нем содержится особая горючая материя - ее называли флогистон. Но с открытием в 1771 г. шведским ученым Карлом Шееле кислорода выяснилось, что именно этот газ поддерживает процесс горения, без него оно просто невозможно. Горение - это сложный физико-химический процесс, при котором горючее вещество и участвующий в горении кислород превращаются в другие вещества (продукты сгорания), при этом образуется тепловое излучение, свет и лучистая энергия. Огонь же - это раскаленные газы или низкотемпературная плазма, выделяющиеся при нагреве горючего вещества. Количество энергии, выделяющееся при горении, так велико, что этот процесс становится самоподдерживающимся, то есть

продолжается до тех пор, пока не закончится топливо. Температура самого огня зависит от источника, вызвавшего реакцию горения, и от веществ, участвующих в ней. В отдельных случаях она может достигать нескольких тысяч градусов.

Несмотря на то, что с огнем в том или ином виде мы сталкиваемся ежедневно, изучен он еще недостаточно. Для этого есть веская причина - притяжение Земли. Именно благодаря гравитации при горении возникает особого рода движение воздуха - физики называют его конвекция. Нагретый в процессе горения воздух становится легче и устремляется вверх, а ему на смену снизу поступает холодный. Образуется воздушный поток, постоянно «омывающий» пламя, причудливо меняющий его температуру и состав на различных участках и серьезно затрудняющий исследование. Поэтому наилучшим местом для исследования процессов горения считаются условия полной невесомости.

Еще в 1940 г. советский ученый Я. Б. Зельдович (1914- 1987) создал математическую модель горения горючей смеси газов в невесомости. В начале 90-х годов 20 в. эта теория получила экспериментальное подтверждение. Для имитации невесомости была построена труба высотой более 100 м, из которой откачали воздух. Капсулу-лабораторию бросали сверху, и в течение примерно 5 секунд она находилась в свободном падении. В этот момент специальное устройство поджигало горючую смесь газов, а точные приборы регистрировали все происходящее в капсуле. В таких условиях пламя превращалось во множество горящих шариков диаметром от 1 до 10 мм. Пламя горящей свечи в невесомости также приобретало шарообразную форму и практически не давало копоти.

Цвет пламени зависит от того, какие элементы в нем «сгорают». При высокой температуре атомы вещества получают дополнительную энергию, а затем, возвращаясь в исходное состояние, испускают свет той или иной частоты, от которой зависит цвет светового излучения.

Желто-оранжевый оттенок верхушки пламени обычно создают частички сажи, уносимые вверх потоком нагретого воздуха. Сажа - это микроскопические частицы, содержащие углерод, не успевший сгореть, то есть превратиться в углекислый газ.

Пламя газовой горелки окрашено в голубой цвет из-за того, что в бытовом газе содержится окись углерода - угарный газ. Желтый цвет пламени спички объясняется тем, что в древесине содержатся соли натрия. Для того чтобы пламя газовой горелки стало желтым, достаточно посыпать его обычной поваренной солью. Атомы меди придают пламени ярко-зеленый цвет - чтобы убедиться в этом, достаточно внести в пламя свечи тонкую медную проволочку.

Самое интересное на сайте: Беспокойная планета, Замкнутые углубления , Территории Бенину, Островная держава Япония, Индия, Сильное столкновение