Співробітники Петербурзького інституту ядерної фізики досліджують одне з найзагадковіших явищ природи - кульову блискавку. Вченим вдалося створити в лабораторних умовах модель блискавки - долгоживущий плазмоїд
Про кульової блискавки людям відомо з давніх часів, але до сих пір природа цього явища залишається загадкою. На сьогоднішній день існує близько трьохсот версій походження кульової блискавки, приблизно півсотні з них, на думку вчених, має право на існування. Труднощі вивчення даного феномена пов'язана з тим, що дуже складно досліджувати блискавку безпосередньо. Головним джерелом інформації про кульові блискавки залишаються розповіді очевидців. А в оповіданнях і переказах, природно, неминучі спотворення. У колі фізиків люблять згадувати такий випадок. Якомусь фермеру вдалося побачити блискавку, і він щиро описав цю зустріч: "Пролунав удар грому, і по водостічній трубі скотився вогненна куля розміром з кулак. Він впав в бочку з водою, вода булькнула. Я підійшов і сунув в воду руку, вода на кшталт стала теплішаючи "Після п'яти передруків в різних виданнях розповідь фермера став закінчуватися тим, що кульова блискавка випарується цілу бочку води. Ось якби вдалося відтворити блискавку в лабораторних умовах. Виявилося, що це можливо.
- Антон Ілліч, давайте стрельнемо! - таку дещо незвичну фразу нерідко можна почути в відділі нейтронної фізики Петербурзького інституту ядерної фізики імені Б. П. Константинова РАН. Антон Єгоров, кандидат фізико-математичних наук, до якого буває звернена ця дивна прохання, дає добро стрельнути. Асистент Геннадій Шабанов вдає, що змахує чарівною паличкою, лунає різкий хлопок, і в повітрі раптом з нізвідки виникає помаранчеву кулю. На наших очах відбувається те, що не вдавалося зробити ще нікому в світі, - створюється штучна блискавка. Приблизно через секунду куля абсолютно беззвучно зникає, як ніби лопається мильний міхур.
- Для фізика-експериментатора кульова блискавка - це перш за все прояв вкрай рідкісного стану речовини - гидратированной плазми, - розповідає Антон Єгоров. - Фізики практично її не вивчалось. Вона виникає в тих рідкісних випадках, коли в водяну пару або взагалі під вологе повітря потрапляють разом позитивні і негативні іони. Кілька років тому була помічена така дивна річ. Дими над атомними станціями радари бачать дуже далеко, хоча начебто ніякої можливості для цього немає. Почали розбиратися. Виявилося, що в усьому винна іонізуюче випромінювання. Сьогодні ми вже знаємо, що при зближенні позитивних і негативних іонів акумульована енергія поступово перетворюється в світлове випромінювання. Якщо ж створити у вологому повітрі плазмову струмінь і загальмувати її в електричному полі, то від струменя відокремиться і попливе світиться плазмоїд. Не виключено, що саме так в природі виникає і кульова блискавка.
Спорудити нескладну установку для проведення подібних дослідів фізикам не склало труднощів. Найпростіший спосіб отримати гідратовану плазму - це пропустити через тонкий шар води імпульсний розряд. Тому головним елементом приладу є конденсаторна батарея потужністю до 5,5 кіловата. На дно звичайної поліетиленової чашки діаметром 20 сантиметрів в воду поміщається кільцевої мідний електрод, з'єднаний з позитивним полюсом батареї. Негативний полюс з'єднується з кінцем центрального електрода, що виступає над поверхнею води. При швидкому замиканні цього ланцюжка вилітає плазмовий струмінь, що породжує плазмоїд.
- У простих фізичних експериментах є своя романтика. Ми отримали і прозондували більше тисячі кульових плазмоидов, перш ніж зрозуміли, як вони влаштовані, - розповідає Геннадій Шабанов. - Це клуб теплого вологого повітря, що містить масу позитивних і негативних іонів, як би законсервованих в оболонці.
- Одна справа - отримати плазмову струмінь, а інше - домогтися відокремлення від неї автономного плазмоида, - продовжує Антон Єгоров. - Техніка отримання плазмових струменів в атмосфері досить добре розроблена. Для цього в грозову хмару запускають ракету з хвостом з тонкого дроту або зі шлейфом з провідного аерозолю. В результаті виникає струмовий канал з округлою яскраво світиться головкою. Така головка може з легкістю пройти через вузьку щілину, дірочку в склі, проникнути в будинок по електропроводці або через димохід. У замкнутому приміщенні вона здатна перетворитися в куля, що світиться, який проіснує кілька секунд за рахунок запасеної в момент утворення енергії. У той же час механізм утворення блискавок в природі залишається нерозкритим. Невідомо, як лінійна блискавка збирає заряди з протяжного грозової хмари, як утворюється струмовий канал, чому світиться головка рухається в атмосфері з різною швидкістю. Все це ми і намагаємося зрозуміти.
У своїх спробах приручити кульову блискавку петербурзькі вчені отримали плазмоїди діаметром від 12 до 18 сантиметрів. У повітря вони вириваються зі швидкістю приблизно 0,6-0,8 метра в секунду. Їх температура, за попередніми розрахунками, становить 60 градусів за Цельсієм.
Фізики вирішили також з'ясувати, чому кульова блискавка може змінювати свій колір. Якщо вірити очевидцям, то кульові блискавки в природі бувають різних відтінків. Як з'ясувалося, колір залежить суто від складу речовини, залученого в електричний розряд. У лабораторних умовах з залізного електрода злітають сліпучо-білі плазмоїди, з мідного - зелені, з алюмінієвого - білі з червонуватим відливом. Природні кульові блискавки можуть містити в собі частинки грунту, глини, піску, різні органічні речовини. Цим, можливо, і пояснюється різноманіття зовнішніх форм і забарвлень кульових блискавок.
- У деяких спостерігачів, - продовжує Антон Єгоров, - яскравий спалах розряду викликає на сітківці ока світлий прообраз плазмоида, який існує кілька секунд і переміщається в просторі при повороті голови, - так званий ефект Хамфрейса. Люди починають кричати: "Он вона полетіла, полетіла!" Кожен такий випадок потрібно протоколювати, щоб оцінити частку довгоживучих "фізіологічних" феноменів серед спостережуваних природних явищ.
Звичайно ж, лабораторні розряди не настільки грандіозні, як природні, але зате добре відтворюються і набагато доступніше для дослідження. Наприклад, полювати за кульовою блискавкою під час грози в відкритому полі і небезпечно, і малоперспективно. Хоча на земній кулі є абсолютно дивовижні місця, де досить часто спостерігається виліт кульових блискавок немов з-під землі. У Росії це, наприклад, Медведицькій гряда у Волгоградській області. Багато таких аномальних місць в Японії. Природно, люди намагаються триматися подалі від таких місць. "Чортівня якась!" - перша реакція людини, яка стала свідком вильоту блискавки з-під землі.
- Насправді нічого надприродного в цьому явищі немає, - каже Антон Єгоров. - Вивчаючи кульові блискавки в лабораторних умовах, ми змогли зрозуміти фізичні основи даного феномена. У деяких областях планети через особливого рельєфу місцевості і сильних вітрів на поверхні землі виникає велика різниця потенціалів. Тертя електризує атмосферу, і починаються пробої, що призводить до виникнення і викиду кульових блискавок. Цікаво, що в Японії, де це явище дійсно широко поширене, існує абсолютно чудове його пояснення. Багато дослідників всерйоз стверджують, що кульова блискавка виникає в той момент, коли звичайний грозовий розряд зустрічається з душею померлого, і це, мовляв, дуже страшна подія для будь-якого спостерігача. В Японії навіть ведуться спеціальні дослідження таких людей на предмет того, які нещастя і трагічні події у них потім відбувалися в житті.
Антон Єгоров з товаришами спостерігали у себе в лабораторії вже кілька сотень кульових блискавок. Страху у вчених плазмоїди не викликають. "Людей, які люблять електрику, вони не чіпають, - говорить Геннадій Шабанов. - Звичайно, на очевидців яскраві округлі плазмоїди справляють незабутнє враження. Висить в повітрі желеобразная субстанція і колишеться. Чудо природи!"
