2747-1 (Шаровая молния), страница 2

Значительный интерес для исследователей, изучающих свойства и пути образования шаровой молнии, представляет вопрос о ее энергосодержании и плотности энергии. Знание величины энергии шаровой молнии необходимо также для теоретического описания самого явления и анализа механизмов ее образования и существования. Любая модель шаровой молнии должна включать такой источник энергии, который обеспечивал бы поддержание наблюдаемых характеристик этого явления.

Ряд наблюдателей, однако, указывали, что шаровая молния обладала видимой структурой. Например, в работе [337] приведено подробное описание нескольких зон шаровой молнии с явно различной плотностью. Предполагалось наличие внутренних движений шаровой молнии [583], а также заметное изменение плотности вдоль радиуса молнии [590].

Поскольку нам нужно определить плотность энергии для целей сравнения, моделирования и теоретического описания явления шаровой молнии, будем исходить из однородного распределения. В этом случае плотность энергии определяется соотношением

Случай 1. Довольно известный случай, позволивший произвести расчет энергии шаровой молнии, был описан Моррисом [1256] и проанализирован Гудлетом [770]. Наблюдавшаяся шаровая молния размером с апельсин и имевшая красный цвет, двигаясь сверху вниз, ударилась о дом, перерезала телефонный провод, обожгла оконную раму и затем очутилась в баке с водой объемом около четырех галлонов (18 л). Вода закипела и оставалась слишком горячей для рук в течение примерно 20 мин, что свидетельствовало о значительном выделении тепла. Не было обнаружено никакого осадка при осмотре воды после ее охлаждения. тепла (1 кал =4,19 Дж). Поэтому количество переданного молнией воде тепла должно составить по меньшей мере 3•106 Дж.

Как отметил Бойс во время дискуссии, развернувшейся после опубликования статьи [770], диаметр шара, эквивалентного по размеру большому апельсину, составляет примерно 10 см.

Полученное значение лишь немного возрастет, если учесть потери воды на испарение. На испарение затратилось дополнительно 538,7 кал/см3 (или 2257,1 Дж/см3).

Поскольку данные [1256] относятся к немногим, позволяющим произвести оценку запасенной в шаровой молнии энергии, было выполнено еще несколько расчетов. Так, в [770] получено значение 3,8•106 Дж; предполагалось, что испарение воды отсутствовало и начальная температура воды равна 10 С, а конечная 60 С. С учетом испарения примерно 4 фунтов воды (1 фунт =454 см3) в [770] получена энергия 1•107 Дж. Соответствующая плотность энергии, выводимая из (4.2) при диаметре молнии 10 см, равна

Расчёт энергии, запасённой ядром ШМ таких размеров, проведённый по модели, разработанной авторами, хорошо согласуется с выше приведёнными цифрами.

Температура [1]. Температура шаровой молнии может быть выведена из ее наблюдаемых свойств. Видимый цвет излучения шаровой молнии можно связать с излучательными характеристиками абсолютно черного тела.

Шаровая молния желтого цвета с λ = 5800 А будет характеризоваться температурой 5000 К, голубого цвета с λ = 4700 А – температурой 6200 К, белого цвета – температурой 10000 К и выше. Если обратиться к тем наблюдениям шаровой молнии, в которых отмечался голубой или бело-голубой цвет ядра молнии, окруженного пылающим нимбом, то необходимо признать, что температура шара может меняться вдоль радиуса.

Авторы согласны с температурными характеристиками приведенными выше.

Список литературы

Дж. Барри. Шаровая молния и четочная молния. Пер. с англ., Мир, М., 1983