Плотность - энергия - шаровая молния
Cтраница 1
Плотность энергии шаровой молнии можно также оценить, исходя из параметров взрыва, часто сопровождающего исчезновение светящегося объекта. Примем, что акустический шум, интенсивность которого достаточна для улавливания очевидцем, непосредственно связан с мощностью источника-в данном случае шаровой молнии. Для целей оценки будем предполагать, что излученная акустическая мощность приходится целиком на спектр слышимых частот. Вычисленная в итоге мощность излучения представляет собой нижнюю границу, поскольку не учитывает другие возможные потери мощности на радиационные и конвективные процессы. [1]
Указанный диапазон плотности энергии шаровой молнии отнюдь не исключает рассеяния больших количеств энергии при ее распаде, поскольку шар диаметром 30 см и максимальной плотностью энергии 2 - Ю2 Дж / см3 обладает запасом энергии 1 - Ю6 Дж и вполне может причинить тот ущерб, который приписывают взрывам шаровой молнии очевидцы. Если принять в качестве верхнего предела плотности 2 - 102 Дж / см3, что находится в диапазоне плазменных параметров шаровой молнии, это явление можно будет оградить от разного рода мифов и спекулятивных умозаключений. [2]
Для получения оценки плотности энергии шаровой молнии необходимо задаться параметрами цилиндрического слоя с водой внутри бревна. [3]
Иной путь определения плотности энергии шаровой молнии основан на рассмотрении сообщений о ее светимости. Ряд очевидцев явления шаровой молнии отмечали, что яркость наблюдаемого объекта была подобна яркости маломощной электрической лампочки. Известны и некоторые экспериментальные данные, подтверждающие этот вывод. Так, в работах [1443, 1444] были выполнены измерения свечения относительно долгоживущего сгустка воздуха, которое было вызвано возбуждением молекул. Начальная мощность излучения равнялась примерно 10 Вт и спадала почти линейно со временем. [4]
Известен целый ряд оценок плотности энергии шаровой молнии, основанных на теоретическом описании этого явления или использовании предположений относительно косвенных данных наблюдений. Так, в [307] проанализированы имеющиеся отчеты и обсуждения и приведено в качестве разумной оценки энергии шаровой молнии значение Ы05 Дж. Это значение обсуждается в работах [333, 583]; авторы сравнили его с удельной теплотой, выделяющейся при взрыве тринитротолуола, и пришли к выводу о его нереалистичности. [5]
Выполненный нами анализ данных о плотности энергии шаровой молнии позволяет выявить две новые особенности. Кроме того, явление имеет лишь одну форму, способную распадаться как бесшумно, так и со взрывом. [6]
На рис. 4.1 представлено нормальное распределение для плотности энергии шаровой молнии, основанное на данных табл. 4.1. При наличии нескольких данных для одного события ( например, в ситуации типа той, что отвечает первому столбцу табл. 4.1) использовалось одно усредненное значение. Включенные в табл. 4.1 три значения из работ [343, 345; 413; 1629, 1632] были исправлены с учетом более правильного отношения запасенной и вложенной энергии, найденного в экспериментах [1443, 1444] ( подробности см. в разд. [8]
Можно предположить, что в качестве верхнего предела для плотности энергии шаровой молнии следует использовать значение, соответствующее полностью ионизованной воздушной плазме. Были рассмотрены многочисленные гипотезы, в которых заданный объем ионизованного воздуха образуется за счет редко проявляющихся особенностей разряда обычной молнии. Так, например, создание полностью ионизованной плазмы в небольшом объеме воздуха может обеспечиваться за счет энергии, выделяющейся на конечной стадии разряда обычной молнии. [9]
Нет сомнений, что принятие многими исследователями мало обоснованных больших значений плотности энергии шаровой молнии объясняется тем, что на этом пути открывается возможность некоторых весьма сложных и отчасти таинственных механизмов формирования молнии, которые учитывают ее столь большое энергосодержание. Однако маловероятно, чтобы какой-либо естественный источник энергии, заключенный в объеме шаровой молнии, до сих пор оставался необнаруженным и неидентифицированным. Указанная трудность отчетливо осознавалась Капицей [960, 962]; поэтому для поддержания непрерывного существования шаровой молнии он предложил использовать внешний источник энергии. [10]
Авторы [15] подчеркнули, что вычисленное значение плотности энергии шаровой молнии больше такового для ионизованного воздуха; это вызывает определенные сомнения. [11]
Такого рода ошибки в опубликованных данных наблюдений могут во многом объяснить противоречия между вычисленными значениями плотности энергии шаровой молнии. [12]
Необходимо учитывать, что обсуждаемые здесь данные могут не быть вполне репрезентативными, поскольку количество соответствующих наблюдений составляет лишь малую долю их полного числа. Среди общего числа примерно 1000 опубликованных отчетов [347] можно отметить не более 12 достаточно полных свидетельств, позволяющих оценить плотность энергии шаровой молнии. Поскольку шаровая молния относится к разряду относительно редких событий с частотой появления порядка 110 - 8 - 110 - 9 км-2 - мин-1 [295, 413, 1314, 1788], можно ожидать публикации данных лишь об относительно энергоемких объектах. В результате оценки плотности и запаса энергии при учете лишь данных наблюдений могут оказаться завышенными. [13]
Конечно, необходимо отдавать себе отчет, что для шаровой молнии можно с одинаковой долей справедливости, а возможно, и с равной неопределенностью предполагать почти любые распределения энергии. Мы не располагаем сколько-нибудь определенными данными об истинном распределении энергии для шаровой молнии. Так, например, можно предположить, что плотность энергии шаровой молнии принимает постоянное значение в объеме своего ядра и по некоторому закону спадает вблизи ее границы, принимая там значение, характерное для окружающего воздуха. На основе известных нам наблюдений можно считать, что температура в ядре молнии, или эквивалентное значение плотности энергии, не слишком отличается от характерной для внешних слоев молнии. Если бы это было не так, то цвет шаровой молнии и ее структура казались бы неоднородными, а это противоречит опубликованным наблюдениям. [14]
Страницы: 1