Чи можна підпалити море

Це явище здавна відомо індійським рибалкам, серед яких існує легенда про «червоних хвилях». Очевидці стверджують, що величезні хвилі, які жене ураган, іноді бувають охоплені червоним вогнем. При цьому вони ще й гарчать, заглушаючи виття вітру.

Гіпотеза про те, що світіння викликано запаленням гримучого газу при розрядах атмосферної електрики, впирається в механізм генерації водню. Щоб розкласти воду на водень і кисень необхідно затратити 4,8-lCT9 Дж на одну молекулу. Розірвати настільки сильну хімічну зв'язок за рахунок енергії повітряного потоку можна лише при швидкостях порядку 5,6 км / с, тоді як максимальне її значення в вихровий зоні циклону не перевищує 0,17 км / с, що істотно менше швидкості теплового руху молекул навіть при кімнатній температурі. Отже, пояснення екзотичному ефекту потрібно шукати на основі будь-якого іншого фізичного явища, наприклад, гідродинамічної кавітації.

Кавітація пояснює звуковий ефект, який супроводжує «червоні хвилі», але зустрічає труднощі в поясненні характеру світіння. Дійсно, схлопування газового бульбашки відбувається з такою швидкістю, при якій виникає свого роду гідравлічний удар, що супроводжується звуком. Умови для кавітації, особливо в хвилях прибою, цілком здійсненні. Але світіння (сонолюминесценция), що виникає при гідродинамічної кавітації, по-перше, дуже і дуже слабке, а по-друге, спостерігається в рідини, а не в газовій фазі.

Не торкаючись інші ймовірні тлумачення цього явища, звернемося до іншого, не менш екзотичному феномену, відомому під назвою «курильського світла». На узбережжях далекосхідних морів і в деяких інших районах Землі спостерігається світіння туманів.

Переважне світіння туманів і хмар спостерігається в сейсмоактивних зонах, до яких відносяться і Курили. Тому природу «курильського світла» намагаються пов'язувати з виникненням інтенсивних електричних полів при деформації гірських порід у вогнищі формується землетрусу. Особливо сильними ці поля стають на заключній стадії підготовки землетрусів, коли електричний пробій атмосфери стає можливим навіть при відсутності хмарності. Під час туманів вони збуджують в околицях крапельок, які є центрами електростатичного фотоионизации, процеси, подібні коронному розряду з вістря з усіма характерними ознаками світіння.

Вважається, що породжують ці потужні електричні поля так звані дислокаційні струми, що досягають за силою десятків тисяч ампер. Виникають вони при зміщенні порід в земній корі відносно один одного.

Зовнішня схожість обох явищ наштовхує на думку про їх єдину природу. Більш того, можна розширити коло спостережень світіння в природних умовах, давно приковують до себе увагу своєю загадковістю - це «вогні святого Ельма». Вони схожі на язики полум'я, але не обпалюють і не мають нічого спільного з горінням. По своїй фізичній природі «вогні святого Ельма» є різновидом коронного розряду, найбільш вивченої формою якого є розряд з вістря. Вони найчастіше спостерігаються під час гроз, сніжних буревіїв, шквалів; з'являються і на літаку, що летить через хмари. За розповідями очевидців - це напрочуд гарне і в той же час моторошне видовище. Яскраві вогненні смуги протяжністю до 3-5 м віялом розтягуються від кромки крил. Гвинти літака оточені мерехтливими вінцями, що нагадують світло люмінесцентних ламп.

Виникають «вогні святого Ельма» при напряженностях електричного поля у гострокутих предметів близько 500 В / м і вище, тоді як у рівній поверхні Землі при нормальних погодних умовах напруженість електричного поля відповідає 130 В / м. При низькій грозовий хмарності вона сильно зростає, і виникають умови для появи світіння на шпилях, верхівках веж, щоглах кораблів, гілках дерев і навіть над головами людей. Тому символ святості німб - стилізоване зображення сяйва навколо голови на іконах і картинах на біблійні теми - не є випадковим зображенням.

Свою назву «вогні святого Ельма» отримали по імені церкви святого Ельма в Італії, на вежах якої вони часто спостерігалися. Однак найчастіше такі вогні можна побачити в океані над щоглами судів при низько опущених грозових хмарах, але іноді вони виникають високо в горах, коли підстава хмари спускається майже до самої землі. Спостерігалися «вогні святого Ельма» і під час піщаних бур.

Все це різноманіття явищ - від світіння воронок потужних смерчів до вогнів, що бігають по хвилях, має, мабуть, одну і ту ж природу; все це різновиди коронного розряду в специфічних умовах його прояви.

Коронний розряд виникає при високому тиску газу (близько атмосферного), коли напруга між електродами недостатньо для іскрового пробою, але має сильну неоднорідність у одного (або в обох) електродів. Іонізація і світіння газу відбуваються в тонкому шарі біля електрода з малим радіусом кривизни. Цей шар називають коронирующим. У разі негативної корони електрони, що викликають ударну іонізацію молекул газу, вибиваються з катода при бомбардуванні його позитивними іонами. У позитивній короні генерація електронів відбувається внаслідок фотоіонізації газу поблизу анода. Найбільш потужна форма розряду з вістря супроводжується не тільки світінням, а й досить сильним потріскуванням, в чому легко переконатися, перебуваючи в сиру ту- (км) манну погоду під високовольтною лінією електропередачі.

Чому ж атмосферне повітря, особливо в грозову погоду, наелектризоване? Відомо, що під час розпилювання рідини відбувається електризація крапель - так званий ефект Ленарда. Наприклад, розбризкування пінних повітряних бульбашок у водних розчинах солей призводить до утворення крапель розміром від 5 • 10 -3 до 5 • 10 -2 мм, що несуть позитивні електричні заряди, кратні 103-104 зарядів електрона, а при наявності навіть незначного зовнішнього поля заряд краплі може досягати значення 106 е. Однак бризки води можуть заряджатися і негативним електрикою. Доказом цього є розподіл зарядів в грозовому хмарі, показане на рис.1. Правда, такий розподіл не єдино можлива, спостерігається і протилежна полярність, а також переважне зосередження зарядів одного знака. Основним генератором атмосферної електрики є іонізуюче дію ультрафіолетового і корпускулярного випромінювання Сонця, космічних променів і радіоактивних речовин, що знаходяться в землі і повітрі.

Інтенсивні висхідні і низхідні потоки повітря, насиченого парами води, супроводжуються накопиченням і поляризацією зарядів завдяки їх прилипання до молекул повітря і виваженим в них крапельок води (електроконвекціонние явища). У грозовому хмарі середнього розміру локалізується заряд величиною до 50 Кл і більше з об'ємною щільністю до 3 • 10 -8 Кл / м3. Напруженість електричного поля всередині такого хмари досягає 3 • 10 -5 В / м, що своєю чергою величини відповідає значенню напруженості, необхідного для запалювання «вогнів святого Ельма».

У лабораторних умовах, дійсно, вдалося спостерігати світіння різних предметів, поміщених в потік заряджених крапель з параметрами, що моделюють електричне стан грозової хмари. Сам по собі потік не генерує свічення, але занурення в нього найрізноманітніших предметів супроводжується світінням значною яскравості. Світяться пальці рук експериментатора. Поміщається в потік олівець одночасно висвітлюється з обох кінців. Світіння навіть посилюється при виведенні світиться предмета з зарядженого потоку і досягає максимуму в декількох сантиметрах від його межі.

У природних умовах в грозову погоду повітря сильно наелектризоване, а низько стеляться над землею хмари і можуть служити тим самим зарядженим потоком, в якому починають світитися загострені конструкції високих споруд.

Вспенивающем при ураганному вітрі солоні морські хвилі оповиті повітряним шаром з великою щільністю електричного заряду. Ефект Ленарда, про який вже згадувалося, неминуче повинен проявляти себе в настільки ідеальних умовах для його реалізації. При розриві міріад пінних бульбашок виникають заряджені крапельки, здатні створювати локальні електричні поля напруженістю до 10 7 В / м і ініціювати розрядні процеси навіть у відсутність занурених у шар сторонніх тіл.

Таким чином, виникнення над вируючими штормовими хвилями «вогнів святого Ельма» в атмосфері, насиченою електрикою, цілком реально.

Схожі статті