Как создать шаровую молнию

Электричество — пожалуй, самое полезное энергетическое открытие, после огня. Наиболее яркое его проявление известно с незапамятных времен, задолго до того, как этот термин был введен Уильямом Гилбертом (1600 год): конечно же это гром и молнии. Хотя, у электричества уже довольно длинное прошлое — за ним, пожалуй еще очень долгое будущее. Некоторые свойства электроэнергии все еще раскрываются — но многие долго еще будут оставаться загадкой.

Сегодня слова «электричество», «ток», электроэнергия» — говорят все, даже маленькие дети. Но что же это действительно такое — знают совсем не многие. И вправду, явление это не очень простое: прочтения определения в Википедии, как правило бывает не достаточно. Если объяснять, как говорится «на пальцах» — то можно представить несколько бильярдных шаров поставленных в один ряд; если ударить по первому, то он подкатится ко второму, толкнет его, второй начнет движение и толкнет третий — и так далее.

Примерно так можно описать упорядоченное движение электрически-заряженных частиц. Примерно так электроны движутся по поверхности проводника — в просторечии — по проводу. Но электрический ток передается не только по металлу проводов — он может течь и внутри жидкостей. Тогда эти шары можно представить, например деревянными и более крупными — плавающими в воде: воздействуя на первый — импульс передается следующему и т. п., но в этом случае, шары будут не электронами — а ионами, которые значительно крупней электронов и движутся медленнее.

В молниях «действующие лица» — именно ионы. Ион (группа атомов) может двигаться и внутри газов — то есть через воздух. В воздухе электрический ток распространяется быстрее, чем в жидкости — но медленнее, чем в металлическом проводнике. Быстрее, медленнее — это с точки зрения точных наук, для наблюдателя все это происходит мгновенно, скорость молнии, хоть и несколько меньше скорости света — все же очень огромна. Ионы движутся, оставляя в воздухе следы, а все вместе — сливаются в яркую полосу, которая, однако, имеет трубчатую структуру — пустотелую внутри.

Вот такая, намагниченная цилиндрическая область (электрическое поле) возникает между объектами, имеющими разнонаправленный заряд (одно облако, по какой-то причине заряжено положительно, другое отрицательно), после чего вдоль этой цилиндрической области образуется быстрое движения частиц, из которых эта область и состоит — то есть, из воздуха. Важно понимать, что молния — как и любое электричество — это не какие-то частицы, которые проделывают весь путь от плюса к минусу: эти частицы только немного сдвигаются и возвращаются на место, то есть производят короткую вибрацию — но весьма быструю и сильную; по этому, молния способна передать большую энергию.

Итак, электрический ток, с материальной точки зрения — ничто: это те же самые электроны или ионы, которые не пришли откуда-то — а всегда тут и находились, просто они, как по команде — начали совершать упорядоченные движения. Этой «командой» является электрическое поле, которое создается — или из магнитного поля (как в электрическом генераторе), или из-за частичного разрушения электронных оболочек атомов (как в электрофорной машине, или от расчески по волосам, или когда ветер «гоняет тучи»). По этому, молнию (которая, технически состоит из воздуха и воды) следует считать не материей — а энергией, которая может производить довольно сильное воздействие и излучает яркий свет.

С обычными молниями все ясно — их видят все, каждый год по много раз: это просто искра, подобная той, что в пьезо-зажигалке, или в электро-шокере, или в свече автомобиля. А как быть с шаровыми молниями? Что это вообще такое? На этот вопрос, похоже точно ответить не сможет никто. Даже точно не известно: существуют ли они на самом деле. В теории, шаровая молния — это кусок трубы из ионов, которые представляют собой обычную молнию — но которые каким-то образом «закольцевались» и превратились в шарообразную сферу, размером в несколько сантиметров.

Как такое может произойти — вообще трудно представить: электрический ток — это энергия — движение частиц со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Куда эти частицы могут двигаться в этом шаре? Вокруг поверхности? Или погружаются вглубь а потом выходят обратно? Что заставляет их двигаться? Вообще, с точки зрения современной науки — это нонсенс. Вообще-то, наука никак не признаёт существование шаровых молний, а в последнее время, один ученый яко бы доказал, что электрическое поле может воздействовать на мозг человека и свечение в виде ярких шаров — это реакция мозга, что фактически означает, что это плод воображения.

Но свидетельств наблюдателей, которые видели такой объект — слишком много. Я не думаю, что на энергичного человека, находящегося в трезвом уме и твердой памяти можно как-то воздействовать, каким-нибудь полем — чтобы он начал видеть яркие галлюцинации и перестал отличать реальность от иллюзии. Люди бывают разные: и мнительные, и впечатлительные, и слабовольные, нервные или даже откровенные обманщики — но заявлявших о своих наблюдениях все-же слишком много, чтобы этот вопрос списать на «видения». Кроме того, существует немало фото-видео материалов, которые, как правило не высокого качества — но, хотя бы опровергают тот факт, что в мозгу что-то там «вспыхнуло» из за магнитного поля. И все же, сто процентного доказательства существования шаровой молнии тоже нет.

Ну ладно, если бы такие доказательства были и шаровая молния бы точно существовала — какой от неё прок, кроме того, что заголовки газет облетели бы всю планету? Это могло бы решить одну очень-очень важную проблему электроэнергии, а именно — хранение. Электричество не возможно хранить: батарейка или аккумулятор — хранит не электроэнергию — а то, из чего ей можно произвести. Но аккумулятор не может произвести достаточное количество электричества, так сказать — «по щелчку пальцев»: он это делает, со своей собственной скоростью, с той эффективностью, которая позволяет из электролитов производить ионы. КПД аккумуляторов не велико, они имеют приличный вес, ограниченный цикл зарядки-разрядки и, в общем не малую стоимость. А конденсаторы? С конденсаторами дела обстоят немного лучше — но они тоже, не «хранят» сами электроны или ионы — а наэлектризовывают обкладки; держат заряд не долго — хотя могут выдать «взрывную мощь» — но тоже греются, имеют ограниченный цикл и тоже не малый вес и стоимость.

Казалось бы: ну а как еще кинетическую энергию можно запасти или накопить? Только в качестве потенциальной — вот, канистра керосина! Надо — заведи мотор, он будет крутить генератор, выработает сколько-то электричества. Но это не практично! Электроэнергию можно получать намного дешевле! Реки текут, Солнце светит: электричество можно «раздобыть» строго говоря — бесплатно! Как его сохранить? И чтобы можно было взять с собой в электромобиль — и не использовать химические аккумуляторы, которые весят больше, чем автомобиль.

Если бы существовала шаровая молния — она была бы ответом на эти вопросы. Вот только вопрос к самой этой молнии: как (если она это делает) она может сохранить именно энергию? Само движение электрически-заряженных частиц? То есть, они двигаются и двигаются, и не останавливаются. Парадокс!

На самом деле, все довольно просто: ионы могут продолжать двигаться по инерции. Поскольку они должны двигаться не в вакууме — а в какой-либо газовой среде — то движение по инерции не будет бесконечным; однако, если этой средой является сильно разряженный газ — то движение может быть достаточно долгим. Это движение ионов будет поддерживать электрическое поле, которое будет заставлять двигаться ионы. Явление самоиндукции, на подобии колебательного контура — давно известное науке. Теоретически — вполне возможно, остается только вопрос: почему они создают сферическое тело, а не движутся по окружности… Но этот вопрос менее важен, чем сам факт существования шаровой молнии! Если бы её удавалось получить в любой момент, когда это нужно — то её можно было бы модифицировать: создать разряженную атмосферу, выбрать нужный газ, в котором она будет существовать дольше всего, придать даже форму, например с помощью магнитного поля. Важно суметь запустить этот процесс!

Как шаровые молнии образуются в природе (если образуются вообще)? В подавляющем большинстве случаев, это происходит в грозу, скорей всего после удара обычной молнии — либо вместо такого удара. Электростатический заряд, накопленный в дождевой туче, подобно огромной обкладке конденсатора — подходит к той области, где заряд нулевой или отрицательный — и происходит разрядка с движением молекул воздуха или воды через влажную среду, при некоторой температуре. Возможно, при этом присутствует что-то еще, из-за чего ток покидает один из полюсов — но не достигает другого; короткого замыкания, фактически не происходит — а, как будто это откладывается на какое-то время. При этом, сгусток энергии имеет супер-легкий вес, он может разрядиться мгновенно — а может уйти постепенно: зависит от разных обстоятельств.

Можно ли создать подобные условия в лаборатории? Вполне, можно. Дошла ли современная наука до того, чтобы сделать молнию такой же силы, как природная, атмосферная? Думаю, в этом нет никаких особых проблем, кроме стоимости. Большая и мощная молния — трата денег «на ветер», но если задаться целью — можно сделать молнию, силой в десяток тысяч ампер и напряжением под миллион вольт. Но для создания шаровой молнии — или, чтобы электрическая дуга «сколлапсировала» в шар — думается, совсем не нужны огромные энергии. Нужны только правильные условия!

Делал ли кто-либо такие эксперименты? Да, причем в достаточном количестве. Первый из создателей искусственной шаровой молнии был сам Никола Тесла, который  еще в 19 веке, в своей краткой заметке упоминает, что после разряда и отключения напряжения наблюдал сферический светящийся разряд диаметром 2-6 см. Почти то же повторил советский электротехник Георгий Бабат, в 1942 году. Подобные эксперименты провел П. Л. Капица — и еще целый ряд известных и малоизвестных естествоиспытателей. Но почему официальная наука по прежнему не признала факт существования шаровой молнии — остается загадкой…

Может все заявления были ложными, или консерваторы из принципа не принимают к сведению что-то новое. Возможно, отчеты не были снабжены исчерпывающими фото-видео материалами, или эксперимент не возможно было повторить в присутствии высокой комиссии. Выяснить обстоятельства этих отношений практически не реально — проще все проверить самому!

Как-то давно, еще в детстве, помню, для поджигания газа в плите — пользовались электрической зажигалкой. Она с длинным проводом, включалась в розетку, имела кнопку, при нажатии на которую раздавался треск и искрение. В верхней части, там откуда искры — было что-то вроде небольшого поршня, который быстро бегал туда-сюда, и каждый раз производил замыкание — по этому, искры сыпались продолжительной серией. Кстати, довольно удобная (сейчас таких не встречаю) — тем, что газ поджигала всегда и легко. Правда, потом стала «биться» током, даже когда на кнопку не нажимаешь — наверное пробило фазу на корпус — но продолжала функционировать. Еще иногда этот поршенёк залипал. Но как-то раз, «играясь» с этой зажигалкой — я увидел, как одна из искорок отлетела в сторону — и как будто зависла рядом. Была она идеально круглой формы и какая-то полупрозрачная: внутри, как будто чуть темнее — а снаруже алого или желтоватого цвета. Прямо эта картинка точно стоит в памяти, хотя размер её был очень мал (меньше миллиметра, точно) — а продолжительность — не более секунды. Мало ли бывает искр, но эта отличалась тем, что: не летела быстро, как летят искры (например крошка нагретого металла или что-то подобное); и была идеально круглой.

Это произошло вместе с очередной проблемой с «залипанием» поршенька — что для детского разума было более существенным: ощущение, что сломал вещь — и возможная ответственность за это. Зажигалка, однако же выдержала испытание — продолжала потом работать, хотя не раз залипала и после. Но искорка, которая действительно «висела» — или двигалась, но очень медленно — то, что запало в память и вспомнилось только через много-много лет. Конечно, очень серьезно к этому относиться не стоит — ведь могло просто показаться и все такое, но, когда заходит речь о шаровых молниях — сразу всплывает этот образ: очень мелкого светлого шарика, размером с искру, или чуть больше — но медленно движущегося, как мелкий мыльный пузырь.

Теоретически (вне зависимости: правда это, или игра воображения) — шаровая молния может иметь очень малый размер и нести совсем небольшую энергию. Если таковые все же существуют — они будут весить практически НОЛЬ и иметь милливаттую энергию; естественно, продолжительность жизни таких мелких сгустков плазмы (в воздухе, при обычном давлении и температуре) — миллисекунды. Но важен сам факт: может ли электрическая искра «свернуться в клубок» и не разрядиться моментально? Потому, что если ответить на этот вопрос «да» — то на вопрос «существуют ли шаровые молнии» — ответ будет тоже «ДА«!

Как можно это повторить? Да очень просто: многие из нас часто пользуются «электрической дугой» в виде пьезо-зажигалки (не та, что с колесиком и кремнем — а та, которая с кнопкой и дает электрическую искру). Или когда снимаем шерстяную кофту (иногда проскакивают искры). Даже, когда расчесываемся. В этих искрах напряжение может достигать тысяч вольт — хотя сила тока, весьма мала: даже, если образуется шаровая молния — то просуществует так мало, что её не удастся заметить. Экспериментировать с бытовой электросетью крайне не рекомендуется — это весьма опасно! Лучше всего, возможно сгодиться небольшой электрошокер — даже дешевый и «бутафорский» — он умеет производить довольно длинную электрическую дугу и делает это длинными «сериями». Если создать какую-то среду (например — подышать влажным воздухом) и пропустить искру — то это может привести к искомому результату. Может, следует нагреть воздух, или наоборот охладить, может использовать корку лимона или еще что-то. Нет пока что еще четкого рецепта, по изготовлению шаровых молний — но его можно разработать самому! Может магнит можно использовать, или что-то еще…

Все серьезные дела делались методом проб и ошибок. Достаточное количество экспериментов — приводило к результату. Возможно, такие сгустки энергии, в микроскопическом количестве образуются постоянно, мы просто этого не замечаем. Если эксперимент удался — главное, доказать, что событие имело место. Сегодня, в отличии от прошлых веков — и даже от прошлых десятилетий — мы имеем доступную возможность видеозаписи. Правда, чтобы зафиксировать микроскопическую шаровую молнию — нужен особый способ видеозаписи, а именно — цифровой микроскоп. Да, существуют и такие штуки — и стоят, в общем то копейки (как и обычные микроскопы). Преимущество перед «обычным» оптическим микроскопом в том, что цифровой имеет возможность постоянной, непрерывной видеозаписи и трансляции на монитор компьютера. Он, в общем и предназначен для подключения к компьютеру через USB, и является, своего рода веб-камерой, только с возможностью многократного увеличения. В него даже можно не смотреть постоянно: но результаты любого эксперимента будут запротоколированы.

Пропуская электрическую дугу через различные среды — может быть создан энергетический коллапс (не используйте воспламеняющиеся газы и жидкости — помимо опасности, вспышка скроет результат, даже успешного эксперимента). Если результат будет заснят на видео, лучше — ускоренное видео с хорошей детализацией и увеличением — то это будет первым неоспоримым доказательством существования шаровой молнии! Представляю, сколько будет стоить такая видеозапись, если предложить информационным агентствам..! А если запомнить «условия» создания — и суметь повторять эксперимент еще и еще, то есть разработать точный «рецепт»… Это можно сделать, хотя бы ради собственного любопытства!

Если вдруг получите не шар — а торообразную структуру (в виде «бублика») — это не совсем то, что надо — но тоже очень интересное явление. Это тоже коллапс, но не совсем «трехмерный», а скорее, двухмерный — но он, возможно еще более ценен, как накопитель энергии. Важно, сколько времени сможет продержаться структура: если обычная искра длиться микросекунды-пикосекунды, а у вас она просуществует миллисекунды — то это очень и очень серьезный результат, который следует изучать в академиях.

Если будете пробовать прогнать искру через жидкости — не погружайте электроды: действуйте через стекло или другую стенку сосуда (только не металл). Если у кого-то получится что-то интересное — обязательно напишите в комментарии!

Дмитрий Беленец (Dmitry Belenets)

Если информация на этом сайте была полезна для Вас — поделитесь с друзьями:

P.S. В любом случае соблюдайте правила технической безопасности: электрический заряд высокого напряжения способен нанести ущерб людям, животным, аппаратуре и прочему имуществу. Администрация сайта не несет ответственности за возможные последствия любых экспериментов, произведенных Вами. Вся информация, изложенная здесь — является художественным изложением идей её авторов, предметом для размышления и обсуждения — и не должна восприниматься как руководство к обязательному действию, особенно для тех, кто не имеет компетенции в данной области.

 

Запись опубликована в рубрике Без рубрики. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.