Постепенно обо всем...

 

 

 

Шаровая молния, как некоторые полагают, наделена разумом...Считают также, что относиться к ней нужно как к злой собаке...

  

Так ли это на самом деле?

 

В этом новогоднем выпуске мы продолжаем тему файрбола из нитевидного вещества и предлагаем некоторые экспериментальные данные - видеосъемку, небольшие расчеты, позволяющие, как нам кажется, прояснить ответ на данный вопрос. Последний имеет и чисто практическую важность - для снижения вероятности поражения шаровой молнией.

Переход файрбола в динамическое состояние.

Мы отобрали эксперимент, который, хотя и не впечатляет параметрами создаваемого файрбола, характеризующими его размер, время жизни или наносимый ущерб, но осуществляется в уже рассматривавшихся выше и потому известных читателю условиях, в отличие от "закрытого" разряда позволяет визуально и с помощью видео просматривать все стадии процесса и, самое главное, выявляет вынесенный в название статьи эффект с возможностью произвести необходимые измерения.

Итак, вернемся к высоковольтному слаботочному электрическому разряду под поверхностью расплавленного парафина. Равномерное протекание его иногда нарушается, сопровождается обрывом тока и выбросом автономного светящегося образования. Видеозапись одного из вариантов приведена на рис.1 в формате 180х144 (Слайдшоу 720х576 - 1.3 МБ).

 

 

 

 

Происходящее при этом можно представить себе следующим образом. В течение трех первых кадров под действием разряда образуется пузырь, заполненный неидеальной плазмой на основе испаренного парафина и распределенных в нем нитей. При всплытии пузыря неидеальная плазма выбрасывается наружу, охлаждается, уменьшает свою светимость и принимает форму близкую к шаровой, но искаженную начинающимся горением (еще три кадра). В течение последующих семи кадров под действием двух процессов - образования более плотного конденсата и горения, объект резко расширяется и распадается на множество маленьких диаметром порядка 1mm объектов голубого цвета. Большинство голубых шариков, выбрасываемых из распадающегося объема неидеальной плазмы, перегружены парафином, падают и имеют обычную аэродинамику. При падении на предметное стекло они обнаруживают каплю парафина с вмороженным в ее центр клубком нитей.

Однако некоторые из них ведут себя совершенно иначе. После своего появления они могут покоиться, а затем начинать движение, в том числе вверх и даже с большим ускорением. Последние шесть кадров, в течение которых уже отсутствует относительно яркое свечение неидеальной плазмы, представлены на рис.2 в виде объединенного изображения (слайдшоу 180х144). На нем мы выделили идентичные части полных кадров с несколькими объектами, проявляющими аномальную аэродинамику.

 Эти объекты выделяются наличием относительно темной внутренней части и возможностью появления яркой зоны в верхней части, которая способна породить дочерний объект, отделяющийся от материнского с ускорением (объект 3).

Какова природа их движения? Может быть они представляют собой тонкостенные сферы-пузыри из металлсодержащего полимера, заполненные легким газом - водородом и просто всплывают в атмосфере?

Для ответа на этот вопрос вспомним закон такого движения и получим верхнюю оценку для максимальной скорости всплывания, а затем сравним их с конечной скоростью и законом движения объекта 1, испытывающего наибольшее ускорение. На всплывающий шарик действует постоянная выталкивающая сила, равная весу вытесненного им воздуха и сила сопротивления, которую с учетом малого радиуса и скорости движения шарика можно описать силой Стокса. Сначала сопротивление мало, и шарик начинает движение с постоянным ускорением, так что его вертикальная координата растет со временем по квадратичному закону. Ускорение постепенно падает, и установившемуся движению соответствует равновесие двух указанных сил, так что величина наибольшей скорости может быть оценена сверху в приближении нулевой массы шарика как:

Vmax<2gr2r/9h

где g - ускорение свободного падения, r - плотность воздуха, r - радиус шарика, h - коэффициент вязкости воздуха. Она не превосходит Vmax < 0.04m/s, в то время как скорость объекта 1 на последнем кадре ~0.5m/s!

Теперь приведем относительные величины вертикальной координаты Y для объекта 1 на шести кадрах, полагая ее значение на первом кадре равным нулю, а на втором - единице. В скобках приведены значения функции n2.72 при n=0,1,2,3,4,5.

  1. n=0, Y0 /Y1=0 (0)

  2. n=1, Y1/Y1=1 (1)

  3. n=2, Y2 /Y0=6.5 (6.6)

  4. n=3, Y3 /Y0=20 (19.9)

  5. n=4, Y4 /Y0=42 (43.4)

  6. n=5, Y5 /Y0=82.5 (79.7)

Используя аппроксимацию в виде Y=0.25mm(t/0.02s)2.72 получим: скорость V=34mm/s(t/0.02s)1.72, причем скорость на последнем шестом кадре рис.2 V5=542mm/s, и ускорение a=2924mm/s2(t/0.02s)0.72, причем a5=9.3m/s2, хотя a1=2.9m/s2 и a0=0.

Укажем на главное: ускорение не падает, а растет, поскольку показатель аппроксимирующей степени больше двух, а скорость превышает наибольшую скорость всплывания более чем на порядок... нет, это не просто всплывающий пузырь, заполненный водородом.

Все это выглядит так, как будто объекты с аномальной аэродинамикой имеют силу тяги, увеличивающуюся с ростом скорости движения, и используют свое вещество в качестве топлива. Похожими свойствами обладает прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД): при нулевой скорости тяга отсутствует, а режим достигается лишь при скорости в несколько Махов, самостоятельный запуск аппаратов с таким двигателем невозможен. Тогда почему шаровая молния обычно, если не покоится, летит со значительно меньшей скоростью? Возможно ответ на этот вопрос кроется в малой величине скорости пылевого звука, впрочем, это только предположение.

Файрбол, по нашему мнению, всегда присутствует в шаровой молнии, находящейся в активном состоянии, и независимо от ее природы: плазменно-химической, плазменной, плазменно-ядерной. Можно представить себе различные варианты конструкции "ПВРД шаровой молнии": а - обращенный, при котором роль диффузора играет само тело шаровой молнии, б - с продувом ее нитевидного вещества (химикоэлектрокинетический эффект каталитического горения аэродисперсных систем), этот вариант представляется интересным как для рассмотренного эксперимента, так и для объяснения электромагнитного импульса при взрыве шаровой молнии, колебаний в эрозионных разрядах, длительных молниевых разрядов, не сдуваемых сильным ветром (один из таких случаев, помнится, был зафиксирован на телебашне в Останкино), молниевых выбросов в верхнюю атмосферу и формирования погоды, в - вихревой, особо интересный для плазменной шаровой молнии и волн ядерного горения в недрах звезд... однако вернемся к вопросу о сходстве поведения "злонамеренных" файрболов и собак. .

В свете изложенного очевидно, что неосторожное движение вблизи шаровой молнии может вызвать поток воздуха на нее и активизировать ее движение на Источник. Поскольку ускорение может быть порядка g, то время достижения цели может составить доли секунды, как и в случае с собакой, хотя основанием для наделения ее разумом этот эффект, имеющий чисто физическую природу, быть не может.

Существует утверждение, что для того, чтобы избежать непосредственного контакта с приближающейся шаровой молнией, нужно подуть на нее, а поскольку она обладает большой парусностью, то ее просто сдует... На самом деле поток воздуха может "запустить ее ПВРД"! Выяснить же куда она в этом случае с наибольшей вероятностью и за весьма короткое время попадет мы предоставляем автору этого утверждения в качестве одного из его

Новогодних Домашних Упражнений

 

С Новым 2005 Годом!
Используются технологии uCoz