Страница 140 из 176
Рис. 6. Взаимодействие электронов ШМ с атомами воздуха
Атомы воздуха взаимодействуют со встречным потоком электронов. В голубой области (рис. 6) энергия электронов приблизительно равна тепловой и взаимодействие с атомами будет упругим, т. к. энергии электрона не хватает на возбуждение электронных оболочек, а тем более на ионизацию атома. В то же время её хватает для сообщения атому импульса обратного направления. Здесь необходимо отметить, что изменение направления движения частиц в центральном потенциальном поле не приводит к уменьшению средней энергии колебаний. Существует вероятность того, что атом пройдёт эту область, попав в оранжевую область с более высокой энергией электронов (эта вероятность зависит от плотности потока электронов). В этом случае атом ионизируется, электрон переходит в состав ШМ, а ион выталкивается электрическим полем за её пределы. В итоге получаем, что внутри сферы с точкой D (рис. 2) ШМ заряжена отрицательно. Ионы будут накапливаться на сфере с точкой Е (рис. 2). Это та точка, где заканчивается влияние положительно заряженного объёма внутри сферы с точкой В (рис. 2) и сказывается общий отрицательный заряд ШМ, т. е. эти ионы можно считать частью ШМ. С учётом этого положительного заряда ШМ будет электрически нейтральной.
В результате такого взаимодействия электроны теряют небольшую часть энергии, т. к. это взаимодействие происходит в области низких энергий электронов. С другой стороны, потеря электронами энергии, уменьшает радиус ШМ. Это приводит к уменьшению поверхности ШМ и к увеличению плотности потока электронов через неё, что в свою очередь, уменьшает вероятность проникновения атомов воздуха в область электронов с высокой энергией. Таким образом, ШМ всё время старается прийти в равновесное состояние.
Теперь рассмотрим, как эта модель согласуется с описанным наблюдателями, поведением ШМ в естественных условиях.
Свечение ШМ, запах озона легко объяснить проникновением атомов и молекул воздуха в область больших энергий электронов. Вследствие этого, происходит ионизация или возбуждение электронных оболочек атомов, разрушение химических связей.
Если создались условия и ШМ потеряла устойчивость (например, столкновение с твёрдым предметом), то происходит мгновенный выброс энергии, сконцентрированной в ШМ. Это можно расценить, как взрыв. Если же ШМ потеряет всю энергию постепенно, то это будет выглядеть как будто она «растаяла» в воздухе.
Рассмотрим рис. 7, на котором показано взаимодействие ШМ с твёрдыми объектами. Если при этом взаимодействии ШМ не потеряла устойчивость, то та часть твёрдого предмета (на рис. 7 обозначена жирной линией), которая попала в область высоких энергий электронов, будет ионизирована. При этом ШМ частично будет терять энергию. Так, пролетев вдоль дерева, ШМ может оставить на нём ожоги. Тонкие предметы (листья, тряпку, палатку) она может прожечь насквозь.
Рис. 7. Взаимодействие ШМ с твёрдыми объектами
Так как по радиусу ШМ заряды распределены неравномерно, то на её движение в пространстве может влиять внешнее электрическое поле (рис. 8). Разная плотность линий напряжённости электрического поля создаёт силу, действующую на ШМ.
Рис. 8. Влияние внешнего электрического поля ШМ на ее движение в пространстве
В конце остановимся на некоторых моментах. Предложенная модель ШМ основана только на кулоновском взаимодействии заряженных частиц. Первоначально разделённые заряды формируют такую колебательную систему, где каждая заряженная частица движется под действием электрического поля, а совокупность всех частиц создаёт это поле. При взаимодействии частиц с атомами воздуха не происходит значительной потери энергии, т. к. это взаимодействие происходит в области малых энергии электронов. В центре ШМ ядра имеют максимальную энергию и, возможно, она больше пороговой энергии термоядерных реакций. Это значит, что если создать ШМ из термоядерных материалов (Т, D или Не3), то возможно получение энергии.
ПОДХОДЫ К ОБЪЯСНЕНИЮ ШАРОВОЙ МОЛНИИ
Иван Чинарев
В декабре 1975 года журнал «Наука и жизнь» обращался к читателям с вопросом о наблюдении шаровых молний. Среди 1400 писем очевидцев 0,3 % из них утверждают, что встретившаяся им молния имела форму тора [1, стр. 103]. Там же высказывается мнение, что в большинстве случаев шаровая молния образуется за счет энергии разряда линейной молнии. Опираясь на эти утверждения, мне думается, я обнаружил подходы к объяснению природы шаровой молнии.
Линейная молния может иметь длину нескольких километров. Разность потенциалов между точками разряда может достигать до 109 В. Продолжительность разряда (молнии) составляет от десятых до тысячных долей секунды. Сила тока разряда находится в пределах 103…105 А. Общий заряд, переносимый молнией, достигает 100 Кл. Количество выделяемой энергии может достигать 109…1010 Дж.
Формирование шаровой молнии
Наблюдая молнию в природе, мы не замечаем, что разряд ее состоит из нескольких, иногда до десятка, последовательных импульсов. Каждый импульс длится порядка 10_3 секунд. Плазма в центральном канале нагревается до 2-104 К, а в промежутках между ними остывает до 103 К. Плазменный центральный канал очень тонкий — не более 1 см в диаметре. Окружающий его внешний канал имеет диаметр около 1 м и холодную температуру плазмы порядка 1000 К. Разряды молнии происходят не только между тучей и землей, но и между разноименно заряженными тучами.
Вокруг высокотемпературного канала молнии, как проводника с током, по всей длине создается поперечное магнитное поле, замкнутые силовые линии которого расположены концентрическими кругами с общим центром в середине канала. Это мощное поперечное круговое поле своим давлением удерживает плазму в центральном канале молнии, несмотря на высокую температуру и соответственно высокое давление внутри нее, то есть круговое поперечное магнитное поле несет в себе более половины энергии линейной молнии.
Здесь следует отметить, что это же мощное магнитное поле, пронизывая плотной сетью своих круговых силовых линий холодную плазму (1000 К) внешнего канала, очень своеобразно удерживает ее внутри себя. Ионы и электроны в холодной плазме движутся в сильном магнитном поле коллективно упорядочено. Это означает, что заряженные частицы, оказавшиеся в сильном магнитном поле и движущиеся поперек его силовых линий, под углом к ним, при этом вращаются вокруг силовых линий поля по так называемым ларморовским спиралям с постоянной скоростью до тех пор, пока не столкнутся с другими частицами или пока не исчезнет магнитное поле [1, стр. 14 9; 2, стр. 69]. Таким образом, вращающиеся вокруг силовых линий поля по ларморовским спиралям ионы и электроны одновременно движутся и вдоль силовых линий [3, стр. 536…537]. Поскольку силовые линии поля замкнуты вокруг центрального канала, то спирали ионов и электронов охватывают центральный канал. Плазма в холодном канале создается воздействием на воздух жесткого ультрафиолетового излучения, образующегося при рекомбинации ионов в горячем центральном канале [4, стр. 231], а также ступенчатым возбуждением и последующей ионизацией атомов воздуха видимым светом большой интенсивности (плотность потока фотонов), излучаемых горячим каналом [3, стр. 229…230]. Газовое давление холодной плазмы Р мало в сравнении с магнитным давлением Рм мощного поперечного кругового поля. При малых отношениях В = Р/Рм роль теплового движения заряженных частиц плазмы невелика. Такая плазма считается замагниченной. Радиус спирального вращения ионов азота и кислорода вокруг (и вдоль силовых линий кругового поля), как видно по ширине канала, не превышает 0,25 м. Похоже, этим и определяются размеры холодного канала.