АКАДЕМИЯНАУКСССР
Научи о-п олулярная серия
Р. А. ЛЕОНОВ
ЗАГАДКА ШАРОВОЙ МОЛНИИ
О
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» • МОСКВА 1965
Шаровая молния — редкий и во многом еще неизученный разряд атмосферного электричества. Появляясь внезапно, «огненный шар» совершает необычные и опасные действия: проникает в дома, нарушает радиосвязь, поджигает воспламеняющиеся предметы, поражает людей, исчезая либо также внезапно и бесследно, либо с разрушительным взрывом. В течение веков страх перед непонятным и грозным явлением окружил шаровую молнию покровом таинственности, нелепыми поверьями и трагическими легендами. С середины XVIII века удивительное явление стало объектом научных исследований, которые в наши дни вплотную привели к разгадке природы шаровой молнии. Автором впервые в отечественной литературе сделана попытка на основе широкого круга источников обобощить все, что известно науке о необычайных свойствах этого типа атмосферных разрядов. В книге рассказывается об увлекательных догадках, остроумных опытах, смелых гипотезах п современных теориях шаровой молнии.
Ответственный редактор И. С. Стеколь ников
2—3—6 10—65
ИЗ АРХИВА «ГРОЗОВОЙ НАУКИ»
...физики в нынешние времена имеют случай оказать некоторую смелость и в сомнительных случаях — отважность.
Г.-В. 1’ихмаи
К полудню 26 июля 1753 года огромная грозовая туча с севера нависла над Петербургом. Выйдя с ученого собрания, академический профессор физики Рихман поспешил домой, чтобы успеть до грозы привести в готовность «громовую машину» и детище свое — электрический указатель «грозовой материи». Профессор поторапливал шедшего с ним гравировального мастера Ивана Соколова, которому надлежало присутствовать при опытах, зарисовать приборы Рихмана в действии и затем отгравировать рисунки для печати в «Комментариях» Санкт-Петербургской академии. Особое внимание полагалось уделить верному воспроизведению на бумаге электрических искр, которые извлекались из «громовой машины» во время ударов молнии предметами из различных материалов: янтаря, стекла, металла. Насчет извлекаемых искр Георг-Вильгельм Рихман часто спорил со своим коллегой и другом Михаилом Васильевичем Ломоносовым, который предполагал определять по форме и цвету искр «род электричества», т. е. положительное или отрицательное, тогда как сама идея о существовании двух разноименных зарядов еще не утвердилась в физике.
Над городом еще ярко светило солнце, сияли шпили и купола па той стороне Невы, по уже зарябилась под ветром река, и по линиям Васильевского острова прошли, крутя и подымая пыль, предгрозовые вихри. Профессор вспомнил, что в собрании был приглашен обедать к Ломоносову, дом которого па 2-й линии был снаряжен такой же «громовой машиной». Какой там обед! И до гостей ли?.. Рихман знал наверное: по страсти своей к атмо-
Рис. 1. «Громовая машина» — пезаземлеппая установка для изучения атмосферного электричества. (Рисунок М. В. Ломоносова)
сферным опытам не усидит профессор Ломоносов за столом, непременно будет при машине — извлекать искры, отмечать градусы отклонения нити указателя, время и число ударов грома.
Туча заняла уже полиеба, в лилово-темной глубине ее вспыхивали молнии и глухо рокотало, будто перекатывали пустые дубовые бочки. Рихман взбежал в сени дома, не раздеваясь прошел в дальний конец коридора, где па столике стоял указатель, линеал которого был заранее по
4
гружен в хрустальный стакан с медными опилками, «чтоо электрическая сила из углов не терялась». Попутно профессор посмотрел, падению ли отняты от земли железные цепи и топкий провод от мачты: опыт нужно было проводить без малейшей утечки грозового электричества в грунт. Гравер вошел следом за ним п, опасливо поглядывая па прибор, о котором много слыхал в Академии, стал поодаль.
— Не бойся, майстер, еще рапо. — Профессор показал па топкую нить, бессильно висевшую против пуля шкалы квадранта.— Грозовой силы мпппмум...
Вдалеке загремел гром. Соколов достал из-за пазухи доску, переложил в нагрудный карман тонко отточенные грпфели. Поднял голову и — обмер: от железного ли прута, пз иного ли места — к лпцу профессора беззвучно плыл по воздуху бледно-синий огпенный ком с кулак величиной. Без крика и стона Рихман упал спиной на стоящий позади него сундук. Тотчас раздался грохот, будто выстрелили в сенях из малой пушки. Ивана Соколова бросило на пол, опалило глаза, по спине многократно ударило проволокой... Когда вскочил, сени были заполнены едким — вроде порохового — дымом, за которым не видно было хозяина. Мастер кинулся на улицу, крикнул пикету, что дом зажгло молнией.
Сбежались люди. Огня, однако, нигде не было впдно. Рлхмап был бездыханен. На лбу его виднелось большое, в серебряный рубль, красное пятпо, башмак на левой поге в двух местах продран: молнией пробило профессора от головы до пят. Немедля послали за Ломоносовым и за академическим врачом. Прибывший «медицины и фплозо-фии доктор» Х.-Г. Кратценштейн растер тело ученого упгарской водкой, отворил кровь, дул ему в рот, зажав ноздри, чтобы тем дыханье привести в движение. Тщетно. Вздохнув, признал смерть. За окном хлынул наконец ливень, загремела, засверкала гроза, разогнала зевак перед домом, заглушила плач и причитанья домочадцев...
Вечером того же дпя Михаил Васильевич Ломоносов писал канцлеру и меценату графу Шувалову: «Умер господин Рпхмап прекрасною смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда пе умолкнет... Я вижу, что господина профессора Рихмапа громом убило в тех же точно обстоятельствах, в которых я был в то же самое время. Тогда сидел я при указателе воздушной
б
Рис. 2. «Указатель электрической силы»—-электрометр
1 — нить указателя, 2 — медный прут («линеал»), з — хрустальный стакан с медными опилками. L — квадрант с градусной шкалой.
(Рисунок Г.-В. Рихмана)
электрической силы с материями разного рода, которыми, выводя искры, наблюдал разный цвет оных. Внезапный сильный удар, господину Рихману смертоносный, умалив и вскоре отняв из прута всю силу, которая была около 15 градусов, пресек мои наблюдения...»
Профессор отложил перо, задумался. Вспомнились горячие обсуждения атмосферических и электрических опытов в Академии, широкий научный отклик па пих шел в Санкт-Петербург отовсюду: из Филадельфии, Лондона, Парижа, Цюриха, Геттингена... Это время Рихман по справедливости именовал «электрическим веком». Что ж теперь? Михаилу Васильевичу будто въяве привиделись недобрые аскетические лики попов, холеные физиономии вельмож — гонителей наук и просвещенности: эти
6
не преминут с новой злобой обрушиться па исследования им «небесного огня». Совсем недавно адмиралтейский вице-президент сиятельный граф Чернышев хаял громовую машину «проклятой и смертоубийственной чертовщиной». Дождался, небось, то-то радуется... А ведь академическими физиками уже были подготовлены опыты по отводу «грозовой материи» в землю. Да разве теперь убедишь опытом?! Приходилось просить. Просить за семью несчастного Георга-Вильгельма, а больше всего — за общее их дел'о. «Чтобы сей случай не был протолкован про-тиву приращения наук, всепокорнейше прошу миловать пауки и Вашего превосходительства всепокорнейшего слугу в слезах	Михайло Ломоносова».
Прошение на имя Шувалова не помогло. Гибель Рих-мана надолго задержала исследования атмосферного электричества не в одной только России... Знаменитейший Леонард Эйлер писал из Берлина: «Этот случай отнял мужество у местных естествоиспытателей, занимавшихся исследованием грозовых явлений, и они прервали свои занятия». Ломоносову долго не разрешали произнести тогда же подготовленное «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», где была смелая гипотеза об электрической природе северного сияния и ценная мысль о том, что Рихман «плачевным опытом уверил, что электрическую силу отвратить можно, однако на шест с железом» — прообраз современного молниеотвода. Имелись там другие немаловажные идеи. Вдова покойного Анна-Елизавета вышла замуж за академика Иоганна-Адама Брауна, манускрипты профессора приняты были в архив Академии, а «грозовая машина» снята...
За всеми этими событиями прошел незаметным и остался неисследованным тот факт, что Георг-Вильгельм Рихман был первым ученым, который лицом к лицу встретился с удивительнейшим явлением природы — шаровой молнией. Современникам, только приступившим к изучению атмосферного электричества и обычной — линейной — молнии, не показалось достоверным свидетельство гравера Ивана Соколова о бледно-синем огпепном шаре, поразившем профессора. Устройство же «громовой машины» заставляло думать, что это был случай прямого попадания в молниеприемник, которым «машина» в сутц-
7
пости п была, только без отвода электричества в землю, а, наоборот, с приемом его па «указатель электрической силы».
И. Винклер в своем известном трактате «О способе отвода молнии, основанном на законах электричества», обобщающем результаты исследований атмосферного электричества в XVIII веке, солидарен с Петербургской академией во мнении, что Рихман был убит линейной молнией.
Однако современники оставили весьма авторитетные свидетельства участия шаровой молнии в трагическом случае 26 июля 1753 года [см. 10, 16, 28, 37]. Сочтем пока недостоверным, сделанным под влиянием понятного испуга показание Соколова; скептически отнесемся и к словам: «Вне дома многие видели, как огненный шар отделился от облаков и упал на вершину аппарата *, выдававшуюся над крышей дома» — из нута пой заметки в «Санкт-Петербургских ведомостях» и обратимся к рапортам М. В. Ломоносова и Х.-Г. Кратцешптейна, которым было поручено представить Академии наук подробные изложения обстоятельств происшествия и свои соображения по этому поводу.
Ломоносов спабдпл свой рапорт рисунком сеней п планом дома Г.-В. Рпхмапа, которыми мы и воспользуемся, так как чертей? Х.-Г. Кратцешптейна не сохранился.
Вот комментарий Ломоносова: «При сем сообщается профиль оных сеней, где убит профессор Рихман. В h стоял он, голова его была против g, в т стоял мастер Соколов. В с вырван из двери иверепь (косяк) и вскинут в <7; ab оторванная часть ободверипы». Картина, казалось бы, совершенно ясная: попав в пезаземлеппую мачту, мощный линейный разряд по железной проволоке проследовал до указателя и, поразив экспериментатора, ушел через пол сеней (в h) в землю (стрелкой обозначен путь линейного разряда).
Обратимся к плану дома. Здеоь путь линейного разряда пролегал там, где «соединенная со стрелою проволока ио ihba простиралась и была близ вырванной ободверипы г». Но затем Ломоносов пишет не совсем попятные, с этой точки зрения, вещи: «Окно в сенях, у которого он [Рпх-мап] стоял в а, было всегда затворено, чтобы привешеи-
1 Т. о, «громовой магпппы».
8
Рис. 3. Чертеж дома Рпхмапа:
а—сени, б — план комнат. (Рисунки М. В. Ломоиисова) «-путь линейного разряда, «......................................... вероятные направления движения «-луча Мишина
(шаровой молнии)
ной нити указателя пе качал ветер. Однако отворено было около е в блпжпем покое efdg и двери d пола, была половина, так что движение воздуха могло быть с притяжением проволоки согласно». И далее: «Часы, что в углу / между полою дверью п отворенным окном стояли, движение свое остановили, а в другом углу g с печи песок разлетелся».
Отменим пока, что первоначальное прохождение линейного разряда по пути ejdn вообще невозможно, а какие-то последующие действия линейной молнии в соседней комнате маловероятны.
9
Кратценштейп не был физиком и не интересовался грозами, по порученное ему дело выполнил со скрупулезнейшей тщательностью, подробно изложив в своем рапорте Академии малейшие подробности действий разряда, показания очевидцев и непосредственные свидетельства соседей. Выводы его весьма знаменательны:
«Из сих обстоятельств видно, что проведение электрической силы молпии с кровли не было важнейшею причиною сего приключения; оторванная колода, оторванный снизу почти до полу иверепь, воспоследовавший потом дым, который никогда с одними электрическими искрами соединен не бывает, довольно показывает, что действительный луч молнии дверьми, тогдашним северным ветром, с которым и гроза пришла, и порывом, которым двери отворило, принесло в сени; опый луч, отворя сперва себе вход, пошел после отчасти по лестнице наверх, а отчасти следовал до проволоки и ударил стоящего перед нею профессора... Посему проволока ничему более не способствовала, как что вела она молнию (луч) так, что ударило точно его, а пе наипаче стоящего перед нею Соколова».
«Действительный луч молнии» Кратпенштейном не отождествляется с линейным разрядом по ihba («проведение электрической силы молнии с кровли»); «луч молнии» способен на чрезвычайно оригинальные поступки, «отворя сперва себе вход», и другие эффекты, хотя его путь в основном совпадает с обозначенным нами стрелкой.
Опрос сторонних наблюдателей утвердил «медицины и филозофии доктора» в его сомнении:
«Посему неизвестно, не сей ли вошедший луч молнии, который по скоплению людей и в соседстве па улице жестоко шумел и пыль вертел и подымал, без того пошел в сии двери и повредил там бывших. Июля 27 дня 1753 года. Христиан-Готлиб Кратценштейн, медицины и филозофии доктор, Академии наук профессор».
У почтенного профессора нашлись п единомышленники. Так, в докладах Ученого общества Геттингена утверждалось, что Г.-В. Рихман был убит «не молнией, но грозовым электричеством», и подчеркивалась особая опасность последнего [37].
Что же это за «луч молнии», способный на столь необыкновенные, почти фантастические действия? Ответ на этот вопрос дали многие тысячи наблюдений.
II
НАБЛЮДЕНИЯ
Теперь мы вступаем в мир, полный, чудес, волшебнее «Тысячи и одной ночи», глубже пещеры Цербера, запутаннее Критского лабиринта, в мир необозримый и фантастический.
Никакие сценические представления, драма или комедия, никакая фокусническая штука не могут соперничать с непостижимой игрой молнии...
Объяснений от нее не требуйте; это существо таинственное, не вверяющее никому своей тайны. Она действует, и только.
К. Фламмариов «Атмосфера»
В природе существуют три основных типа молний, отличных как по характеристикам разрядов, так п внешне. Линейные, или полосовые, молнии представляют собой кратковременные (всего десятитысячные доли секунды), ярко светящиеся ветвистые разряды, сопровождающиеся, как правило, громом. Молнии шаровые — сферические (иногда грушевидные) — разряды с красноватым или оранжевым свечением и туманным контуром. Длительность их — от долей секунды до нескольких минут, окончание разряда часто сопровождается сильным взрывом. Наконец, разряды, состоящие из нескольких сферических или продолговатых светящихся тел, называют неточными молниями.
Ежегодно па земном шаре происходит 16 миллионов гроз. Сотни миллионов грозовых разрядов раскалывают небо планеты. Молния представляет собой одно из самых обычных и привычных человеку явлений природы. Оговоримся — линейная молния, представляющая собой ярко светящиеся искровые разряды между облаками или между облаком и землей. Несмотря на то, что в некоторых местах (например, на острове Ява) бывает 170—200 грозовых дней в году, когда вспышки обычных молний мож
11
но наблюдать долгие часы, вряд ли кому удавалось видеть шаровую молнию дважды в своей жизни. Появление ее всегда (как, впрочем, нередко и теперь) представлялось чисто случайным, если не чудесным.
Ие удивительно, что долгое время само существование шаровой молнии подвергалось сомнению, а то и вовсе отвергалось наукой. Французский физик Маскар считал ее «плодом возбужденной фантазии». Немецкий учебник физики конца ХТХ века отрицал ее, как «явление, не отвечающее законам природы». Многие ученые пытались объяснить свидетельства о ней оптическим обманом, иллюзией зрения. Некоторые впдели в ней долговременное свечение раскаленных газов капала линейной молнии, а большинство относилось к шаровой молнии иронически — так же, как к спиритизму и прочим оккультным паукам пли как мы, папрпмер, относимся теперь к «летающим блюдцам», «снежному человеку» и иным псевдонаучным, спекулятивным сенсациям.
И однако шаровая молния пробилась в пауку. Франсуа Араго, известный французский астропом и физик, в книге «Гром и молния» (Париж, 1838) первым дал сводку наблюдений и свидетельств об «огненных шарах из грозовых туч». Камилл Фламмарпон, астроном п популяризатор наукп, в оппсаппя действий линейной молнии включил п несколько случаев появления шаровой. Эти наблюдения изложены им в самом непосредственном восприятии очевидцев, без какой-лпбо научной критики их свидетельств. Да ведь и сделать это было бы в его время чрезвычайно затруднительно: нс было пи единой «зацепки» для объяснения явления, пи единого сколько-нибудь рационального подхода к пому. Старые — от XVIII века — соображения, вроде высказывания Мушенброка об «огненной грозовой материи, от избытка электричества одного рода над другим нисходящей комком из облака», в счет не шли, а бесспорное существование явления требовало отклика.
В результате этих «сырых», часто наивных и даже не всегда добросовестных публикаций возник необходимый в научном анализе процесс накопления данных. Постепенно шаровая молния стала объектом пауки об атмосферном электричестве, наряду с линейной, ленточной и че-точной формами разряда.
Одиночные, эпизодические наблюдения почти не имеют
12
Рис. 4. Шаровая молппя (с картины неизвестного художника)
научной ценности, так как анализ па основе однократного наблюдения практически невозможен, методологически несостоятелен.
Иное дело — подборки многих десятков или сотен свидетельств: появляется возможность суммировать, обобщать основные черты явления.
Остановимся на трех наиболее значительных современных сводках наблюдений шаровой молнии.
В. Бранд в обстоятельной книге «Шаровая молния», изданной в Гамбурге в 1923 году, собрал 600 свидетельств очевидцев явления, из которых отбросил явно фантастические, малодостоверные и па основе 215 оставшихся после отбора дал довольно четкую и полную картину основных свойств шаровой молнии. Его труд сохраняет свое значение и по сег’г день.
Энтузиастом разгадки шаровой молнии был крупный советский геолог-петрограф Петр Николаевич Чирвии-ский. В своих многочисленных путешествиях он собирал сведения о шаровой молнии, критически оценивал их, тщательно следя за тем, чтобы в свидетельствах были четко зафиксированы время, место и условия погоды. Правильная методика опроса дала хорошие результаты.
13
Поэтому собранные им описания явления отличаются полнотой картины, подкупающей достоверностью. Чирвпнскпй на базе 39 наблюдений смог прийти к некоторым важным выводам, о которых речь пойдет позднее.
Наконец, совсем недавно, в 1960 году, сотрудник ок-риджской атомной лаборатории США Рэнд Макнолли разослал всем ее 15 923 работникам анкету-вопросник: «Видели ли Вы шаровую молнию?», «Если „да“, то как она выглядела, ее действия, условия появления и исчезновения и т. д.?» Макнолли получил 515 обстоятельных ответов.
Ценность их значительно превышает ценность всех предыдущих свидетельств, ибо свидетелями явления были ученые, инженеры, лаборанты, т. е. люди с определенным научно-техническим кругозором, обладающие профессиональной наблюдательностью, приобретенной в процессе исследовательской работы. Правда, особенно существенных дополнений к известным ранее свойствам шаровой молнии «окриджская анкета» не дала, лишь подтвердив прежние выводы [29, 36].
Обильный материал наблюдений дает нам возможность нарисовать ряд типичных картин явления.
Свидетель — рабочий-металлист И. Время — август 1880 года, приблизительно 5 часов вечера. Место — Колпино, близ Петербурга. Была ясная погода, но затем надвинулась громадная туча. И. шел по песчаной военно-лагерной дороге, возвращаясь из леса, куда ходил за грибами. Между Колпином и лагерем ударила молпия — поперек дороги. Молния после себя «уронила небольшую искру». В это время была сплошная облачность и моросил дождь. Упавшая на лагерпую дорогу «искра» стала быстро увеличиваться в размерах, двигаясь извилисто и очень быстро вдоль дороги. Эта «искра» прошла на расстоянии 25 метров от наблюдателя И. Несмотря на то, что она удалялась, размеры ее все увеличивались; ее поперечник достигал сантиметров 10. Затем она исчезла, и в стороне послышался страшный оглушительный гул... Цвет ее шара был красно-белый, как сильно раскаленное железо [28].
Очевидец — преподаватель С. «Время — 1890 год. Место -- северная оконечность бывшей Харьковской губернии, город Сумы, слобода Лука. Тихий безветренный вечер. Вдали внезапно появляется как бы голубой свет
14
лячок или слабо мигающая лампочка. Феномен движется медленно с востока на запад по перпендикуляру от реки Псёл, закрытой от глаз лесом, движется из низины на возвышенность; движение все ускоряется, с момента же, когда молния вышла из-за левого угла нашего одноэтажного дома (на высоте крыши), быстрота шара, казалось, стала такой, как у обычной молнии. Размер се — с детский мяч. Замеченный вначале как голубой, этот шар перешел в золотистый и таким поразил усадьбу одного крестьянина в 3Д километра от нашего дома. Разряд — как взрыв снаряда. При осмотре пострадавшей усадьбы выяснилось, что молния угодила в трубу еще горячей после топки русской печи, расщепила ее, не развалив, и фасад ее изрешетила неглубокими дырочками — как бы оспенными ямочками величиной с крупную дробь. Люди, ужинавшие за столом, не пострадали — только были ошарашены, оглушены. Сарай со скотом во дворе сгорел, как п самая изба. Ни грозы, ни бури, ни порыва ветра после описанного явления не случилось; до него ничто не предвещало изменения тихой, ясной, теплой погоды. Четверть или треть минуты безвредного поведения и—взрыв...» [28].
Следующее наблюдение приводится в записи физика Э. Матиаса со слов его знакомого — профессора Джунтп-ни. Однажды вечером — летом — профессор Джунтипи сидел с друзьями за столом в столовой па первом этаже дома, когда разразилась гроза с проливным дождем и градом. Внезапно с крыши опустился ослепительный шар в форме кувшина, высотой до 25—30 см. Он был зеленого цвета, вверху окаймлен красным и желтым. «Кувшин» сделал два или три оборота вокруг группы сидящих, уменьшаясь в размерах и принимая почти шаровую форму, и затем вышел через открытое окпо. Профессор Джун-тини только через полчаса почувствовал небольшую боль в правом плече [21].
Шаровая молния проникает в помещение не всегда через окна, форточки, дымоходы и другие отверстия. Вот характерное свидетельство: станция Татуарово Забайкальской железной дороги, 1905 год, лето. Наблюдатель С., телеграфист. Довольно ясная погода; набежала тучка, небольшой дождь, слабый ветер. Молния (шаровая) попала в жезловый аппарат, повредила его, проникнув туда, вероятно, по проводу. Из жезлового аппарата поплыла по
15
воздуху. Размер приблизительно с большой детский мяч, ио изменивший форму от шарообразной до овальной. Цвет — красновато-желтый. Пройдя по помещениям вокзала — через телеграфную, жезловую, пассажирский зал II класса и багажную,— вышла на станционную площадку. Исчезла бесшумно [28].
Еще один случай поведения феномена в закрытом помещении.
Место — село Селты в Удмуртии, время — 23 мая 1936 года, раннее утро. Студент-медик Толубеев остановился ночевать в доме крестьянина III. Со второй половины ночи (была сильная гроза, которая утихла лишь под утро, ио дождь из обложных облаков продолжал идти. Хозяин вышел па крыльцо посмотреть, скоро ли он закончится. Дверь на улицу осталась открытой. В это время из недавно вытопленной русской печи появился небольшой («с грецкий орех») ярко-красный шар. Студент и находившиеся в комнате жена и дочь 111. с понятным страхом и изумлением наблюдали, как шар прихотливым образом, то медленно паря, то быстро «прыгая», метался по комнате, «как бы ища выхода». Затем он медленно проплыл над столом, где стоял чугун с пищей, над лавкой у двери, па которой лежала сумка с хирургическими инструментами Толубеева, и вылетел в сени. Студент бросился предупредить хозяина. В этом, однако, не было нужды: пройдя у косяка, шаровая молния вылетела под дождь, приблизилась к дереву посреди двора. Внезапно огненный шар принял форму длинного веретена ослепительно белого цвета п туг же взорвался. Сухой (электрический) грохот был слышен во всех соседних домах. Дерево, несмотря па намокшие ветви и листья, сразу вспыхнуло, однако вскоре было потушено дождем. Все это заняло не более полутора минут. Никаких следов пребывания шаровой молнии в горнице не было найдено. Позднее Толубеев обнаружил, что металлические инструменты в его сумке намагнитились, по «спустя день намагниченность прошла».
В Мечетипском районе Азово-Черпоморского края па В. Таловской МТС 21 июля 1931 года во время сильной грозы, сопровождавшейся целой серией разрядов молнии, упал раскаленный шар вблизи локомобиля, оглушив находившихся рядом колхозников и опалив одному из них руку по самое плечо. В месте паления шара на земле об
16
разовалась круглая ямка с крестообразными полостями, заполненная горячей водой. В воздухе чувствовался как бы запах серы.
Во время большой грозы 18 июля 1934 года под Ленинградом, на кладбище Старого Петергофа, шаровая молния проникла через крышу внутрь деревянной часовни, в которой укрылось от дождя много людей. Трое были убиты наповал, около десяти человек отделались ушибами и ожогами. Удалось установить, что молния проникла в часовню по железной цепочке у креста, затем через железную крышу спустилась к карнизу и пробила себе путь, оторвав деревянную внутреннюю обшивку часовни и отбросив ее с большой силой к противоположной стене, в которую эта обшивка вонзилась гвоздями.
Из сотен подобных описаний, наблюдений, свидетельств оказалось возможным извлечь переходящие, многократно зафиксированные очевидцами характеристики явления: момент возникновения, время существования, цвет, размеры и различные действия огненных шаров. В отечественной научной литературе наиболее полной и весомой сводкой основных свойств шаровой молнии являются 14 характеристик феномена, данные в книге И. С. Стекольникова «Физика молнии и грозозащита»:
1.	Шаровая молния является сферическим, или реже грушевидным, электрическим разрядом большой длительности, который появляется во время грозы, чаще зимней. Шаровые молнии появляются преимущественно в конце грозы.
2.	Шаровые молнии обычно появляются в виде красных светящихся шаров диаметром 10—20 см (сфотографирована молния диаметром около 10 м) ’, окруженных контрастной синей областью с туманным контуром. Шар, однако, может быть ослепительно белым и иметь весьма резкий контур.
3.	Обычно при появлении молнии слышен свистящий, жужжащий или шипящий звук.
4.	При исчезновении шаровые молнии часто оставляют остро пахнущую дымку, которая кажется коричневой при проходящем свете, синей — при отраженном.
1 Упоминаются шаровые молнии, диаметр которых, по расчету очевидца, доходил до 27 м.
2 Р. А. Леонов	17
5.	Длительность явления изменяется от доли секунды до нескольких минут.
6.	Шаровая молния может быть замечена при опускании из основания тучи; она может также образовать плавающее в воздухе или осевшее на каком-либо объекте тело. Очень часто шаровым молниям предшествует сильный грозовой разряд; в таких случаях шаровая молния появляется в месте удара или около него. Однако этот начальный разряд часто отсутствует.
7.	Шаровые молнии могут исчезать тихо, со слабым треском или с оглушающим взрывом, когда искры вырываются из шара по всем направлениям. Иногда шар уничтожается ударом в пего линейной молнии.
8.	Скорость шаровой молнии, падающей из тучи на землю, весьма значительна: вблизи земли или в закрытых помещениях шаровая молния движется со скоростью приблизительно 2 м!сск. Она может оставаться в покое в течение определенного времени, и «осевший» шар может сохраняться, кипя и выбрасывая искры, до своего исчезновения (аналогия с «огнями св. Эльма»), Иногда кажется, что движение шаровой молнии обусловлено воздушным течением, но обычно ее движение не зависят от ветра.
9.	Иногда около моста, пораженного линейной молнией, появляется несколько шаровых молний. Большой шар может разбиться па меньшие. Очень редко появляются два шара, один под другим, связанные цепочкой из маленьких шариков.
10.	Плавающие и осевшие па предметах шаровые молнии ведут себя весьма различно, хотя они и могут переходить одна в другую.
11.	Плавающие молнии в нижней атмосфере имеют красный цвет. На основании некоторых фактов можно думать, что они являются хорошими проводниками.
Шаровые молнии притягиваются к закрытым помещениям, в которые опп проникают через окна или двери, а иногда даже через небольшие щели; хороший путь для пих — трубы, так что шаровые молнии часто появляются в кухнях из печей. Шаровая молпия покидает помещение, уходя по какому-либо воздушному пути, часто по тому же, по которому опа вошла. Иногда шаровая молния делает два пли три вертикальных колебательных движения с амплитудой от нескольких сантиметров до нескольких
18
метров. Когда эти вертикальные колебания комбинируются с горизонтальными перемещениями, шаровая молния кажется скачущей. Часто движение определяется лишь опусканием шаровой молнии из тучи до высоты всего лишь нескольких метров над землей и последующим пе-медленнЫхМ подъемом.
12.	Осевшие шаровые молнии имеют ослепительную яркость, цвет их белый или синий. Они либо оседают на хороших проводниках, предпочитая наиболее высокие точки, либо катятся вдоль таких проводников (например, по водосточным трубам). Шаровые молнии нагревают объекты, по которым катятся пли- па которых они осели. Двигаясь по телам людей (иногда под одеждами), они вызывают сильные ожоги. Неоднократно отмечались в литературе случаи смертельного поражения шаровой молнией.
13.	Плавающая шаровая молния переходит в осевшую обычно после своего стреловидного движения по направлению к хорошему проводнику. При касании она может либо исчезнуть тихо, либо со взрывом, либо существовать как осевшая молния. Шаровые молнии, падающие из туч, обычно взрываются, достигая земли.
14.	Шаровые молнии причиняют иногда весьма сильные разрушения.
На основании многих заслуживающих доверия свидетельств [8, 27, 39, 42] к этим свойствам явления следует добавить еще три:
15.	Шаровые молнии производят электромагнитные (и реже — гальваномагнитные) воздействия на различные проводящие предметы как непосредственно, так и без видимого контакта с ними.
16.	Шаровые молнии иногда изменяют свой цвет в процессе существования.
17.	В неявной зависимости от окружающей среды часто изменяются размеры и формы шаровой молнии.
Все собранные п обобщенные наблюдения редкостного явления характерны тем обстоятельством, что дают чисто внешнюю картипу свойств шаровой молнии, не позволяют проникнуть в суть, в физику явления. Обычно исследователю в таком случае приходит па помощь опыт. «Но как можно поставить опыт с шаровой молппей, если появление ее невозможно даже предугадать?»—спросите вы.
2*
19
Замечание справедливое, и, однако, наблюдения, сходные с экспериментальными, имеются. Их «организатор»... сама шаровая молния. Вот наиболее интересные случаи.
Самолет гражданского воздушного флота ИЛ-12 совершал обычный рейс на высоте около 4 тыс. метров. На этой высоте отсутствует интенсивная грозовая деятельность. Внезапно прямо по курсу самолета появился оранжево-красный шар, который, стремительно сблизившись с машиной, отвернул от кабины пилотов и попал в лопасти правого мотора. Раздался взрыв, самолет сильно тряхнуло, однако мотор работал бесперебойно. Штурман обнаружил, что из строя вышли радиокомпас и другие приборы на электромагнитной основе, нарушалась радиосвязь. Через некоторое время работа приборов и связи восстановилась сама собой, никаких повреждений в них не было обнаружено. Па аэродроме было найдено, что одна лопасть винта правого мотора в месте удара шаровой молнии оплавилась. Тем самым оказалось возможным приближенно определить внутреннюю энергию и температуру шаровой молнии.
Другой самолет того же типа (усматривать в этом данные для каких-либо выводов, однако, не стоит!) летел из Хабаровска в Иркутск. Командир корабля писал в своем рапорте: «Внезапно па передних стеклах пилотской кабины возникли светящиеся пятна, затем они переместились на носовую часть самолета и образовали вокруг нее кольцо диаметром около полуметра и толщиной! более 10 см. Огненная масса быстро вращалась по часовой стрелке, увеличиваясь в окружности и толщине. Когда кольцо удвоилось — произошел сильный взрыв. Экипаж ослепило... На земле обнаружилось единственное повреждение: обгорела краска па носу самолета» [8].
Случай интересен том, что показывает процесс образования шаровой молнии (или одного из возможных ее видов). Этот рапорт нам придется вспомнить в свое время.
В английской газете «Дейли мейл» 3 октября 1936 года профессор Б. Л. Гудлет сообщил об «эксперименте» по измерению энергии шаровой молнии, который поставила сама молния. Статья называлась «Опыт с бочонком». «Опыт» состоялся в присутствии жителя Дорстопа, графство Херефордшир. Наблюдатель «.заслуживает доверия и был совершенно трезв».
Шаровая молния, «сойдя с пеба», направилась к дому,
20
в палисаднике которого стоял наблюдатель, по пути пережгла телеграфные провода и проникла в дом через окно, опалив оконную раму. Хозяин, борясь между желанием спасти дом от пожара и страхом, вошел в дом. Огненного шара нигде не было видно... Вдруг он заметил, что вода в бочонке, стоявшем в кухне, кипит. «Что за чертовщина?!» Он совершенно точно знал, что в бочонке была холодная, недавно налитая вода.
Держась па приличном расстоянии, он стал ждать, однако ничего «интересного» более не произошло. Вода вскоре перестала кипеть, но и 20 минут спустя в нее нельзя было погрузить руку [36].
Легко видеть, что этот ряд наблюдений открывает пути оценки внутреннего состояния шара, позволяет, хоть и ориентировочно, всего лишь весьма приближенно, судить об энергетике, температуре, электрических параметрах, наконец о механических и химических характеристиках огненного шара. Ниже даны наиболее важные и достоверные результаты наблюдений.
Физику «опыт с бочонком» дает возможность подсчитать внутреннюю энергию шаровой молнии. В бочонке было 4 галлона (около 16 литров) воды, откуда энергия, содержащаяся в шаровой молнии «размером в большой апельсин» (т. е. 10—15 см диаметром), составляет от 4 до 10 мегаджоулей, или от 1 до 3,5 киловатт-часа.
Интересной подробностью «опыта с бочонком» является то чрезвычайно важное обстоятельство, что шаровая молния передала воде свою энергию без взрыва, так как, возможно, в течение некоторого времени была погружена в воду.
По записи Чпрвппского, «в Колпино, у некоего В. II. Кононова, в доме по 1-й Горской улице шаровая молния, влетев в форточку окна па кухне, покрутилась в чугуне с водой, стоящем па железной плите, вылетела в ту же форточку... В доме все осталось невредимым. Па улице же опа убила двух людей, лошадь и оплавила край валявшегося тут отрезка рельса» [28].
Вообще говоря, как показывают косвенные данные, внутренняя энергия шаровых молний невелика. Американский ученый Дональд Ритчи оценивает энергию, освобождающуюся при взрыве шаровой молнии от 20 см до 10 м диаметром, в эквиваленте тринитротолуола (тола) от 0.5 до 20 кг [29]. «Разве это мало?!» — скажут цпые. Конечно.
21
мало! Возьмем верхний предел — 20 кг тола. Такое же количество энергии содержится в 3 кг угля, 2 кг нефти, 2,5 № природного газа. Увы, настольная электролампа в 60 свечей за 36 часов горения израсходует внутреннюю энергию самой большой шаровой молнии!
Пусть не смущает вас разница между мирным горением лампочки и грозным взрывом, энергетика их действительно сближает. Все дело в той огромной скорости, с которой энергия высвобождается при взрыве (тринитротолуола или шаровой молнии — безразлично; процесс взрыва шаровой молнии, вероятно, еще более быстр, чем процесс реакции взрыва чисто химического). Это дает большую мощность (работу в единицу времени), а не энергию.
Профессор В. М. Торнтон из всех' доступных нам наблюдений вычислил энергию огненного шара равной! приблизительно 2,8 киловатт-часа [39].
Несколько иными были подсчеты К. Хааланда. Он предположил существование шаровых молний двух типов: низко- и высокоэнергетического. Первый тип обладает энергией менее пли равной 0,1 джоуля на кубический сантиметр объема, т. е. у шаровой молнии диаметром 10 см внутренняя энергия ее будет всего 52—55 джоулей, или около 1,5-10~6 киловатт-часа [33, 36].
Второй (высокоэиергетическпи) тип шаровой молнии обладает внутренней энергией до 5 и более киловатт-часов. При этом предполагается, что шаровая молния «насыщается» энергией извне в течение всего времени существования. (О механизме такого насыщения см. в гл. V).
Другой американский автор, Гарольд У. Льюис, считает, что если бы об’ьем шаровой молнии был заполнен напалмом, т. е. сгущенным желеобразным бензином, то внутренняя энергия такого напалмового шара равнялась бы энергии шаровой молнии этих размеров [36].
Еще более противоречивы соображения по температуре огненного шара. Довольно частый эффект оплавления предметов (стекла, металлов) позволяет считать ее достигающей! 5 тыс. градусов. Многие полагают, что имеет место даже испарение металлов. Зафиксированы случаи поджога шаровой! молнией! соломенных крыш и стогов сена во время интенсивного дождя (ливня), что косвенно подтверждает эту оценку. Иногда же следы ожога
22
Рис. 5. Фотография шаровых молний, возникших пеиоередствснш за линейными разрядами; получена 30 августа 1930 года во врем; сильной грозы над г. Л пинольном, штат Небраска, США
на деревянных рамах, степах пли других предметах настолько незначительны, что 5000°С представляются явно завышенными и значительно более реальны цифры 3000-3500° С [4, 7, 14, 21, 33, 42].
Электрическое состояние (род, сила и напряжение тока) шаровой молнии, оцененное по данным наблюдений, весьма неопределенно и так часто связано у различных авторов с их лабораторными опытами или гипотезами, что пока представляется преждевременным говорить о пом. Только в оценке силы тока шаровой молнии существует некоторое единодушие: от 2 до 20 ампер (ряд исследователей) и 4 — 15 ампер (по расчетам Теплера).
Вот и весь материал, который можно получить в результате имеющихся непосредственных наблюдений шаровой молнпп.
Впрочем, пет. Есть еще один хладнокровный, воистину объективный наблюдатель — это фотоаппарат. О заслугах его перед наукой можно рассказать многое. Ясное свидетельство фотоаппарата не раз разоблачало сенсационные «явления» природы, «чудеса» и спекулятивные легенды науки. (Правда, в ловких руках фотоаппарат часто и лжесвидетель: из номера в помер журнала «Обозрение по летающим блюдцам» печатаются фотографии этих летательных аппаратов «жителей иного мира», но убедительность этих «свидетельств» скорее убывает с ростом числа публикаций).
Шаровую молнию, как явление почти случайное, фотографировать удавалось очень и очень редко: есть только немногие десятки ее фотографий, из которых лишь 5—8 могут считаться вполне достоверными. Мы воспроизводим черно-белые фотографии явления, перед которым фото- и кинотехника еще в большом долгу. Анализ этих фотоизображений не обогащает наших данных о шаровой молнии.
Исключение составляет лишь уникальная фотография шаровой молнии, сделанная с большой выдержкой.
Б. Давыдов (автор снимка): «27 августа 1957 года вечером во время сильной грозы, разразившейся над Харьковом, я решил сфотографировать молнии, которые в этот вечер сверкали особенно часто. Примерно в 23 ч. 30 мин. я установил фотоаппарат па окне, направив объектив на участок неба, где чаще всего происходили электрические разряды, открыл затвор и стал ждать разряда. Когда
24
Рис. 6. Фотография шаровой (пли так называемой «неточной») молнии. Получена в августе 1901 года в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико, США) сотрудниками лаборатории «Белл телефон компапи» Б. Матиасом и С. Бухсбаумом. Фотографирование производилось с расстояния около полутора километров от грозовых облаков при пятиминутной выдержке
вспыхнули молнии, я находился в другой комнате и самого разряда не наблюдал, заметил только, что очень сильно засверкало за окном... Объектив я закрыл после разряда примерно через 1,5 минуты, всего пленка экспонировалась 3,5—4 минуты. Проявив пленку, я обнаружил, кроме характерных изломанных линий молнии, какие-то плавные кривые линии. Отпечатав снимки и рассмотрев их, я пришел к выводу, что эти кривые липни изображают полет шаровых молний. Одна из них закончила свой путь па переплете окна на 4-м этаже соседнего дома.
Слышанный при фотографировании треск, очевидно, был разрядом шаровой молнии. При этом окно не было повреждено, но следы остались — обуглившийся участок деревянного переплета в длину не более 3,5—4 см, на стекле радиально расходящиеся полоски копоти длиной 1 —1,5 см п рыхлая замазка.
Молния была сфотографирована зеркальной камерой «Фоклендер», объектив со светосилой 1 : 3,5, фокусное расстояние F = 7,5 см, диафрагма — 11, пленка негативная, пзопапхром, чувствительностью 65 ед. На схемах изображены расположение зданий во дворе нашего дома и след молнии на окне».
Профессор И. С. Стеколышков комментирует: «В фотографии, полученной В. Давыдовым, наиболее интересной частью являются две тонкие ровные липни, выходящие из точки, проектирующейся па канал линейной молнии. По снимку, произведенному неподвижным аппаратом, нельзя сделать однозначного заключения о том, какие явления видны па фотографии — шара, удлиненного тела, ветвей линейной молнии и т. и., а также какова скорость процесса» *.
Тщательные исследования фотографий (п далеко идущие выводы об источнике энергии шаровых молний) были сделаны немецким ученым Д. Миллером-Гильдебрандом [38], но следует отметить спорность его утверждений, о чем речь пойдет пиже.
Немного о «чудесах», связанных с действиями шаровой молнии. «Немного?! — воскликнет читатель.—Но в словах Фламмарпона были обещаны тайпы, сказки Шахеразады!» Что ж, предоставим слово ему:
1 «Природа», 1958, № 1 (вклейка).
26
Рис. 7. Редкая фотография шаровой молнии
«...Здесь она убивает пановал и раздробляет человека, не прикасаясь к его одежде, не производя в пей ни малейшего беспорядка, не оставляя на ней никакого следа ожога. Там опа, внезапно поразив человека ослепительным своим блеском и не причинив ему лично ни малейшего вреда, даже самой пустой царапины, раздевает его донага. Или опа похищает мелкую монету, не дотрагиваясь ин до портмоне, пи до кармана; пли с люстры снимает
27
позолоту и переносит ее на карнизы, украшающие залу; или стаскивает сапоги с путешественника и отбрасывает их на десять метров; нлп пробьет груду тарелок по самой середине и вдобавок пе все сплошь, а поочередно через две... Право, можно подумать, что опа составляет нечто среднее между бессознательной силой, заключенной в растениях, и силой сознательной, одушевляюще и животных; опа подобна стихийному духу: то прихотливая, лукавая даже, или, напротив того, бессмысленная; то прозорливая, то слепая, иногда случайная...» [22].
Видимо, достаточно. Пылкий Фламмарпоп часто давал СЛПШКО1М много волн своему блестящему перу и безграничной фантазии. Во многих его книгах писатель берет верх над ученым, и в результате создается «физика», близко подходящая к рассказам Мюнхаузена о звуках, которые издавал оттаявший рожок, пли же о том, как отважный барон вытащил себя и свою лошадь пз болота за собственную косу. Вспомним, кстати, что со свойственной ему страстью К. Фламмарпоп собирал и пропагандировал «явления», которые сейчас снова обсуждаются под названиями «парапсихологии», «биорадиосвязп» и подобные им «феномены натуры»!
Будем же осторожны, наблюдательны, трезвы. Явление, о котором мы ведем речь, и без того изобилует трудно разрешимыми загадками.
Ill
опыты
Пусть я не могу, подобно иным, цитировать разных авторов, но зато я могу сослаться на нечто более важное и достойное: на опыт, на учителя их учителей.
Леонардо да Винчи
Мысль об искусственном воспроизведении шаровой молнии в лаборатории родилась одновременно с первыми научными публикациями наблюдений явления. Собственно говоря, о воспроизведении пе могло быть и речи при тогдашнем состоянии электротехники сильных токов: речь могла идти только о простейшем моделировании.
Франклин, извлекая искры из ключа, соединенного с бечевой воздушного змея, высказал гениальную догадку о тождественности искры и молнии. Эта идея сразу нашла широкое научное признание; чем далее, тем более глубоко и полно опа обосновывалась. Так длинная искра стала простой моделью линейной молнии задолго до того, как стало возможным воспроизводить молнии в лабораториях высоких напряжений. Слабые искры раскрыли многие секреты своего могучего подобия.
Первоначальной задачей экспериментаторов было получение внешне похожего явления. Для этого, казалось, следовало моделировать п внешние условия возникновения и существования шаровых молний. Так определился путь этих опытов. Пример Франклина ободрял и вселял надежду на успех.
Французский физик Гастон Плаитэ был одним из первых ученых, проделавших в середине XIX века серию опытов по получению шаровой молнии. Он использовал токи большой силы и напряжения от аккумуляторной батареи из 800, 1600 и 2000 элементов (напряжения достигали 2000—4000 вольт).
29
Платиновые проволоки — электроды опускались в сосуд с водным раствором поваренной соли. Когда Плантэ приподнимал один из электродов таким образом, что тот едва касался поверхности раствора, возникал длительный разряд, причем пары воды на конце электрода образовывали светящийся и жужжащий шарик.
В другом опыте высокое напряжение подавалось па два листа смоченного раствором поваренной соли картона (конденсатор). Длительный пробой пластин такого конденсатора образует огненный шар, который хаотически движется между листами картона, потрескивает и даже якобы «вращается».
Эти (и некоторые сходные с ними) опыты Плантэ интересны тем, что дали экспериментатору возможность составить довольно логичную, последовательную и полную картину естественного существования шаровой молнии: она представляет собой медленный и частичный разряд электричества облака, коль скоро электричества в облаке избыток, а влажная атмосфера облака и земля представляют собой электроды. Движение шаровой молнии объяснено как движение в неоднородном электрическом поле между землей и облаками.
Вскоре, однако, обнаружились серьезные (вполне очевидные современному читателю) несоответствия между наблюдаемыми свойствами шаровой молнии и качествами «огненных шариков» Плантэ, и опыты его были оставлены научным архивам.
По этим же путем вновь п вновь шли другие исследователи. Как это часто бывало, многим казалось, что стоит немного изменить те или иные условия опыта (напряжение, электроды, растворы) и успех придет.
Русский физик П. А. Гезехус ставил опыты при напряжении 10—14 тыс. вольт. Медная пластинка (анод) располагалась на расстоянии 2—4 см от воды, служившей катодом. С медной пластинки начинался разряд, окруженный светлой оболочкой, цвет которой менялся от красновато-желтого до синевато-белого, а форма разряда изменялась от конусообразной до правильно шаровой. Разряд сопровождался свистящим звуком, был подвижен, распадался с хлопком и снова возникал под действием высокого напряжения. Собирая газы, остающиеся после окончания разряда, Гезехус пришел к выводу, что «шаровидная п пламепеобразпая молния есть продукт горе-
30
пия азота воздуха под действием сильных колебательных разрядов электричества». Вывод поспешный и неубедительный. Разряды Гезехуса не охватывали и не объясняли и трети известных нам свойств явления.
Немецкий физик-метеоролог М. Теплер отказался от воды в качестве одного из электродов. Источником электричества он взял 60-пластинчатую индукционную машину постоянного тока, электродами — пластину и шарик малого диаметра. Целью его было получить газовый разряд в межэлектродном промежутке при некоторой малой емкости между ними с тем, чтобы разряд прерывно, скачками, прошел все стадии — темное течение электричества, тлеющий разряд, кистевой разряд, кистевая дуга, огневая дуга.
Кистевая дуга и является, по Тендеру, тем разрядом, который максимально похож па шаровую молнию. Кистевая дуга — слоистый разряд, в воздухе слои обращают к катоду шаровую (закругленную), а к аноду заостренную стороны. Светящаяся часть разряда имеет высокую температуру, а цвет меняется в зависимости от силы тока от фиолетово-розового до желто-розового. Слои кистевой дуги перемещаются с легким шипением, создавая иллюзию вращепия дуги, причем скорость их движения зависит от величины сопротивления в цепи [19, 29, 31].
Теплер рассматривал всякую молнию как замедленный разряд, который получается при нейтрализации электричества между хорошим проводником — землей и плохим полупроводником — облаком. В этом случае должны быть п кпстевые дуги больших масштабов и длительности, т. е. шаровые молнии. (Заметим, что линейная молния развивается по «по Тендеру».)
И снова капризное явление не захотело уложиться в остроумную и физически правдоподобную схему экспериментатора. Необходимо упомянуть опыт английских экспериментаторов Кэвуда и Патерсона, которые добивались сходства разряда с шаровой молнией, электризуя аэрозоли *.
Аэрозоли испарялись с металлической щетки в стеклянном сосуде объемом около 4 куб. метров. После того как производился униполярный разряд большой мощпо-
: Аэрозоли — системы из множества частиц размером от 10 7 до 10-5 см. взвешенных в газе (воздухе и др.). Основные тппы — дым и туман.
31
Рис. 8, Принципиальная схема опытов П. С. Стекольппкова п В, Д. Пономаренко
сти, воздух в сосуде завихрялся электрическим вентилятором. Затем дисперсия прекращалась, спустя минуту выключался и вентилятор.
Большие частицы мгновенно собираются около центра сосуда и образуют свободный, почти сферический пучок диаметром приблизительно 20 см. Частицы, составляющие сферу, сильно заряжены, причем отрицательные группируются в центре, а положительные располагаются во внешних слоях (к стенкам сосуда опп не приближаются, ибо сосуд также заряжен положительно). Вместе с тем взаимное отталкивание одноименных частиц не позволяет им сблизиться вплотную, а вращательное движение частиц разной массы обеспечивает длительное существование сферы. Шар быстро притягивается или отталкивается от заряженных предметов в зависимости от знака их заряда. С течением времени сфера распадается вследствие коагуляции (т. е. сгущения, укрупнения) разноименно заряженных частиц.
Как ни далека сфера Кэвуда и Патерсона от реальной шаровой молнии, некоторые черты явления (а именно — вихревое движение разноименно заряженных частиц) в этом опыте воспроизведены с подкупающей убедительностью [19, 33].
Своеобразным итогом этого направления экспериментов по воспроизведению шаровой молнии были опыты И. С. Стекольникова и В. Д. Пономаренко в Энергетическом институте Академии наук СССР, в которых «удалось эффективно демонстрировать явления, подобные тем, которые иногда могут быть приняты за шаровые молнии».
32
Рис. 9. «Огненные шарики» (шаровые молнии?) между пластинами конденсатора
Принцип первого опыта состоял в возможно более полном воспроизведении естественных условий появления разряда. Сосуд с водой А размещался над металлическим резервуаром В. Вода из сосуда А стекала в сосуд В в виде капель, имитирующих дождь. При приложении достаточно высокого напряжения к сосуду Л заряды при помощи падающих капель воды переносились на резервуар В; по мере накопления их — между плоскостью резервуара В п землей проскакивала видимая искра, а так как эти плоскости однородны и параллельны, то разряд мог происходить в любом месте плоскости или перемещаться по плоскостям. Если мысленно заменить сосуд А грозовой тучей, а В — металлической крышей какого-либо сооружения, то появляется возможность представить подобные разряды в том или ином месте помещения. Такие явления безусловно могли бы восприниматься наблюдателями, как «шаровые молнии».
Второй опыт схож с опытом Плантэ.
Между двумя металлическими плоскостями создавалось сильное электрическое поле. При введении в пространство между пластинами дробленой водяной струи часть ее распадается па шарики бледно-розового цвета, которые плавно и довольно медленно перемещаются в пространстве, описывая прихотливые траектории. По истечении некоторого времени (до трех секунд) эти шари-
3 Г. А. Леонов
33
Рис. 10. Схема установки лаборатории «Бендикс». В фокусе параболического отражателя — «комок плазмы».
ки надают па одни из электродов, небольшая же часть их иногда совсем уходит за пределы межэлектродпой области, исчезая, как бы растворяясь, в воздухе. .
Иными по своим методам были сравнительно недавние опыты американцев из Исследовательской лаборатории корпорации «Бендикс». Для получения модели был применен авиационный радиолокатор с пиковой мощностью в 21 киловатт и средней мощностью 50 ватт. Ультракоротковолновое излучение радиолокатора фокусировалось параболоидом в отдельную сферу, где возникал свободно плавающий рыхлый комок плазмы [35].
Дональд Ритчи, составитель книги «Шаровая молния», скептически и совершенно справедливо заметил, что «это похоже на шаровую молнию, как, впрочем, и на все, что угодно, другое».
Недолговечную сенсацию вызвали работы В. X. Бостика над получением плазменных сгустков при помощи двуэлектродной титановой плазмопушки. Сгустки представляли собой скрученные в сферу плазменные шнуры, которые получались в вакууме и двигались со скоростью около 200 км/сек. Плазменная пушка представляет собой устройство для получения струп высокотемпературной плазмы и впрыскивания плазмы в магнитные ловушки,
34
с тем чтобы конфигурацией мощных магнитных полей можно было удержать плазму, обеспечить ее устойчивость и осуществить в ней ядерные процессы (наиболее важной проблемой является осуществление термоядерных реакций в высокотемпературной плазме). К шаровой молнии опыты Бостика не имеют никакого отношения ни по условиям экспериментов, пи по характеру полученных объектов. Предположение, что реальная шаровая молния есть свившаяся в шар линейная молпия, просто не имеет ни малейшего соответствия действительным процессам при линейном разряде.
Подобные Hie образования плазменных сгустков получались при размыкании контактов реле обратного тока, снабженного искрогасительной катушкой, когда через цепь проходил ток порядка 100 тыс. ампер. Сгустки (их назвали плазмоидами) имели диаметр 10—15 см и существовали около секунды. Некоторые исследователи сочли плазмоиды достаточно полной моделью реальной шаровой молнии [33, 42].
В описаниях всех опытов по получению модели шаровой молнии постоянно употреблялись слова «подобно», «похожая», «кажущиеся» и т. д. Это не случайно. Сотни раз варьировались те пли иные условия опытов, многократно предпринимались попытки уподобить полученные результаты реальной шаровой молнии, но всякий раз данные наблюдений оказывались значительно многобразнее, шире схематичных построений экспериментов. Сопоставление свойств лабораторных «огненных шаров» с характеристиками природного явления изобиловало столькими «но», что уподобление оказывалось невозможным. Опыты пролили мало света на тайны шаровой молнии.
Отсутствие четких теоретических предпосылок превратило эти опыты в поиски «философского камня», «перпетуум мобиле» и другие печально известные в истории пауки могильники творческих сил человека. Но опыты алхимиков и создателей «вечного двигателя» не прошли вовсе бесследно, они принесли доставшиеся ценой горьких разочарований некоторые познания в химии и механике. Были ли опыты, которые хоть немного приблизили нас к разгадке тайпы шаровой молнии? Такие опыты были.
...Октябрь 1941 года. Боппа. Ленинград, охваченный кольцом вражеских войск. В лаборатории токов высокой частоты на Электротехническом заводе по вечерам соби-
3»
35
Рис. 11. //-разряд, или «шаровая молния Бабата». Б левом верхнем углу — схема полигонального индуктора токов высокой частоты
раются четверо: профессор Георгий Ильич Бабат, инженер и два дипломанта Ленинградского политехникума. В эти вечерние часы, когда заканчивался трудный день и город тревожно замирал в ожидании воздушных налетов, в лаборатории Бабата происходили необычайные вещи, все значение которых стало понятно лишь спустя годы.
«Посреди комнаты на большом канцелярском столе распустился странный цветок, лепестки у него из меди. Они тесно прижаты друг к другу. Вместо пестика — пяти
литровый стеклянный баллон, а стебель — медная трубка толщиной в руку, которая входит в большой, окованный цинком, ящик.
У цветка стояли четверо.
— Включайте высокую частоту,— произносит один. Второй повернул маховичок на станке агрегата. Сразу же внутри стеклянного баллона возникло багрово-огненное
кольцо.
— Внимание, повышаем давление...
Поворот второго маховичка — ив баллон потекла воздушная струя. Шипение воздуха сливается со звуками
марша, льющегося из черного диска громкоговорителя.
Багровое кольцо в баллоне меняет свою форму. Оно стягивается в комок,— и вот среди медных лепестков парит огненный шар. Цвет его сначала фиолетовый, потом травянисто-зеленый и наконец становится ослепительно белым.
С поверхности шара вырываются языки пламени, подобные солнечным протуберанцам. Шипение прекратилось: давление воздуха в баллоне стало равно атмосферному.
36
— Стоп! Записывайте,— проговорил первый.— Мощность двадцать киловатт, частота тока шестьдесят миллионов периодов в секунду. Теперь произведем замеры при другой мощности.
Он лезет на шкаф и начинает переключать проводники. Огненный шар тухнет, и внутри баллона остается мутнозеленый светящийся туман.
Марш вдруг обрывается. Из репродуктора раздаются слова: «Слушайте сообщение штаба местной противовоздушной обороны города Ленинграда. Воздушная тревога! Воздушная тревога!» Воет сирена. Потом смолкает, и лишь торопливо стучит в рупоре метроном. Один из четырех натягивает кепку и бросается к двери:
— Я на пожарный пост.
Остальные не трогаются с места.
— Будем продолжать опыт,— говорит самый молодой из оставшихся.— Оборудование, которое мы построили,— едипственное в мире. Сколько оно еще может просуществовать, неизвестно. Одно попадание бомбы в крышу — и...— Он обвел глазами товарищей,— Одним словом, будем снимать показания давления и мощности.
Снова вспыхивают среди медных лепестков алые языки пламени. Мерно рокочет насос, заглушая тревожный метроном. Опыт продолжается» '. Так описывал Бабат опыт по получению безэлектродного высокочастотного Я-разряда — модели шаровой молнии.
Доктор технических наук Г. И. Бабат был страстным энтузиастом применения токов высокой частоты, которые к началу войны нашли довольно широкое использование в металлообработке, радиотехнологии и даже на транспортных безконтактных устройствах заводов («ВЧ-электро-кары»).
Наиболее перспективным и нужным направлением оказалась поверхностная индукционная закалка стальных деталей вихревыми токами высокой частоты. В связи с нехваткой легированных сталей в осажденном городе ученым и инженерам Ленппграда специальным постановлением горкома партии рекомендовалось найти новые экономичные технологические процессы упрочения и закалки металлов для нужд обороны. Сложная задача была успешно
1 «Техника — молодежи», 1942, № 8.
37
беззлектродмь/й E разряд
Везэ^ентроднэ/й, Н раза я О
Варь noSa дуга ссеоаде'сз^ого
Оавлеч'-Я
Чольтова дуга | А
10' *	10 3	10 2
Рис. 12. Место, занимаемое высокочастотными безэлектродными Е- и //-разрядами на шкале эпергонапряженности разрядного пространства (одно деление = 10 вт/см3)
решена в тяжелых условиях блокады. Попутно были получены необходимые экспериментальные данные, проведена большая исследовательская работа. В частности, профессором Бабатом с сотрудниками в 1941 —1942 годах были выявлены основные закономерности двух типов безэлектрод-ных высокочастотных разрядов (S-разряд и /7-разряд) в вакууме и при атмосферном давлении.
Место безэлектродпых Е- и //-разрядов па шкале электронапряженности разрядного пространства иллюстрируется рисунком 12, где видно, что безэлектродные разряды занимают область от десятых долей до сотен вт!см3. В отличие от электронных разрядов, у Е- и //-разрядов вся мощность выделяется в самом газе и, следовательно, их коэффициент полезного действия весьма высок.
Обозначения Е и Н взяты Бабатом по аналогии с классической электродинамикой, где вектор Е есть электрическая, а // — магнитная напряженность поля. В соответствии с этим безэлектродный высокочастотный А-разряд создается электрическим, а Н- разряд — магнитным полем токов ВЧ. Строго безэлектродный разрядом является лишь //-разряд, ибо А-разряд возникает первоначально между двумя выдвижными металлическими стержнями, которые в процессе опыта раздвигаются и затем отбрасываются. Только в этой стадии веретенообразный A-разряд существует как безэлектродный.
Вместе с тем ученый отметил, что при сверхвысоких частотах шаровой //-разряд и веретенообразный А-разряд становятся чрезвычайно схожими внешне и по энергохарактеристикам, но последний требует больших мощностей для его осуществления.
38
Нас интересует /7-разряд, столь разительно похожий на шаровую молнию.
Безэлектродный высокочастотный Я-разряд иначе был назван вихревым, или кольцевым, разрядом, вызываемым быстропеременным магнитным полем. Бабат пытался получить мощный //-разряд в колбе без предварительного понижения давления (т. е. просто в воздухе), по оказалось, что для возбуждения Я-разряда в воздухе необходимо предварительно создать в разрядном пространстве весьма интенсивную ионизацию.
Испробовав несколько способов ионизации, Бабат нашел их громоздкими и энергоемкими (сам разряд при атмосферном давлении требует 30—50 киловатт) и пошел по пути предварительного понижения давления в сосуде до 0,1—5 мм рт. ст.
Для перехода от кольцевой к шарообразной форме Я-разряда в колбу впускается воздух. При этом «...можно наблюдать целую гамму световых переходов, представляющих редкостное по красочности зрелище»,— пишет ученый, отмечая, что «порядок чередования цветов в Я-разряде зависит не только от давления, но и от подводимой к разряду мощности».
При продувании воздуха шар колышется из стороны в сторону, с поверхности его выделяются огненные языки и протуберанцы. В шарообразной стадии Я-разряда можно различить ряд концентрических зон разной красочности и интенсивности свечения [3].
Интересно, что сам Г. И. Бабат не преследовал цели моделировать шаровую молнию. Его установка безэлек-тродных высокочастотных разрядов предназначалась для применения в газовой электрохимии, где весьма заманчиво осуществлять химические реакции, регулируя их ход и характер изменением частоты и мощности разряда без касания электродами. Но, как это часто бывает, именно к нему-то и пришел успех в получении искусственного подобия шаровой молнии.
Насколько Я-разряд отвечает наблюдаемым свойствам реального явления? Вернемся к характеристикам шаровой молнии, приведенным в главе II. В глаза бросается прежде всего не достигнутая ни в одном опыте степень внешней схожести Я-разряда и «огненного шара»: существование при нормальном давлении, форма, размеры, звучание, цветовая гамма, динамика — начало, протекание и исчезпове-
39
ние (без взрыва) разрядов, дымка после исчезновения и наконец электро- и гальваномагнитные действия; эти характеристики совпадают с удивительной полнотой. Но главным в сродстве шаровой молнии и //-разряда Бабата является близость их физических свойств: температуры, светимости, силы тока и внутренней энергии. Правда, физика шаровой молпии выяснена чрезвычайно приближенно, однако те средние количественные данные, которыми мы можем оперировать, позволяют нам сделать такое утверждение.
IV
ВЕК ГИПОТЕЗ
Силясь все время понять — откуда явился летучий
Неба огонь, и куда повернулся, и как через стены Внутрь он проник и оттоль, нахозяйничав, выбился снова,— Не нужно указаний искать сокровенной божественной воли!
Лукреций «О природе вещей»
В середине XIX века — века, в котором сложились наши основные представления об электричестве, Ф. Араго призвал к изучению шаровых молний. «Как и где образуются эти скопления весомой материи, сильно пропитанные веществом молции? Какова их природа? ...По этому вопросу в науке существует пробел, заполнить который необходимо»,— писал он в 1854 году.
Столетие продолжались упорные попытки ученых удовлетворительно ответить на эти вопросы. Наука об электричестве за это время прошла грандиозный путь от опытов Ампера, Вольта, Фарадея до современных электротехники и радиоэлектроники, без которых немыслима теперь сама жизнь человечества на планете. Поток открытий и изобретений, хлынувший в жизнь, обеспечил выявление новых законов и явлений природы, породил новые отрасли пауки и техники.
А шаровая молния?
Увы, новые данные, установление новых закономерностей природы, создание все более совершенной экспериментальной техники, казалось, проходят мимо загадки шаровой молнии, не помогая ее решению.
Но это только казалось. В пауке ничто не пропадает даром, никакая работа не проходит бесследно. Даже отрицательный результат, даже ошибочный путь полезны, ибо «испытующие натуру» учитывали пх и не повторяли оши
41
бочных путей (хотя это не всегда приносило им удачу!). Вот почему в краткий, выборочный обзор наиболее плодотворных гипотез шаровой молнии мы включили и такие, которые справедливо отсеяны ходом пауки, не соответствуют уровню современных знаний, однако остаются яркими вехами на пути к истине. Гипотезы рассмотрены нами в определенном порядке, который будет обоснован ниже. Время появления той или иной гипотезы не является существенным качеством ее плодотворности.
Араго и Хильдебрандсен видели в шаровой молнии уплотненное соединение азота с кислородом (или паровой шар с гремучими газами), «сильно пропитанное молниевой материей», т. е. в высокой степени ионизированными газами. Процесс возникновения «огненного шара» не обсуждался, ученые предположили, что шаровая молния возникает на большой высоте, затем проходит сквозь грозовое облако и быстро опускается к поверхности земли. Такой шар можно уподобить лейденской банке — конденсатору, у которого внутренней обкладкой служит разреженный воздух высоких слоев атмосферы, а внешней обкладкой — влажный воздух нижних слоев атмосферы, в то время как изолирующим слоем является шарообразный слой сухого воздуха, сильно сжатый, благодаря взаимному притяжению противоположных электрических зарядов па его по-верхностях. В случае внутреннего пробоя конденсатора-шара происходит зажигание искрой и взрыв гремучих газов, в случае быстрой утечки электричества во внешнюю среду — бесшумное исчезновение феномена [19, 21].
Н. А. Гезехус, об опытах которого уже говорилось, сделал сходные предположения. Возникавший и разрушавшийся в ходе опыта шарик Гезехус накрывал стеклянным колпаком и обнаруживал пары азотной кислоты: следовательно, в разряде происходило сгорание азота в присутствии водяных паров. Для реальной же шаровой молнии, по его мпепию, «необходимы... два влажных слоя воздуха, разделенных между собой сухим воздухом».
Интересно, что, предлагая гипотезу шаровой молнии, Гезехус из современных ему наблюдений и собственных экспериментов пришел к выводу о существовании шаровых молний двух типов: шар-конденсатор с азотом и «иламене-образная» молния-вихрь.
П. Н. Чирвинский несколько расширил «ассортимент» газов, заключенных в огненном шаре, считая, что содержи
42
мое его представляет собой сильно наэлектризованную смесь азота, кислорода, водорода, а также озона и окислов озона. Эта смесь находится в неустойчивом равновесии при переменном давлении и может по самым незначительным случайным причинам взрываться, а коснувшись проводника — разрядиться без взрыва.
Обобщением подобных взглядов является гипотеза, предложенная французским астрономом и физиком Э. Матиасом. По Матиасу, шаровая (а также четочная) молния представляет собой высшие соединения азота с кислородом NpO9 и высшие формы озона О"1 или азота Nn, которым якобы присущи свойства гремучести. Энергия «грозовой материи» Матиаса оценена им вчетверо больше внутренней энергии нитроглицерина.
При прохождении сквозь слои воздуха линейной молнии (т. е. некоторого количества электричества Q при разности потенциалов U — U\) может иметь место изменение структуры элементов воздуха, сопровождающееся образо-нанием №СИ и О"1, Nn, которые аккумулируют энергию разряда. Электрохимическая реакция носит эндотермический характер, и эти соединения должны взрываться при охлаждении и потере заряда.
Четочная молния (понимаемая как первый этап шаровой молнии) возникает в случае, если количество гремучих элементов значительно и охлаждение происходит медленно Гремучая материя, оставаясь в воздухе, образует узлы в виде сферических точек, расположенных вдоль пути линейной молнии. Если же. количество гремучей материи велико, то охлаждение ее происходит особенно медленно. При этом силы поверхностного натяжения этих гремучих светящихся газов стремятся стянуть их в объем с минимальной внешней поверхностью, образуя шаровую молнию. Тем самым шаровая молния является остатком линейного, особо мощного или длительного разряда.
Вот как математически обоснован переход лпнейпой молнии длиною I и радиусом капала г в шаровую с радиусом R. Исходя из приблизительного равенства объемов обоих типов молнии
4 ЛГ21 » -д Л??’ ,
можно найти радиус шаровой молнии
Из формулы Матиаса следует, например, что если лилейная молния имеет длину 1 км и радиус канала 1 см, то соответствующая ей шаровая молния будет иметь радиус около 45 с.м.
Отношение поверхности линейной молнии к ее объему составляет К = 2/г, что при г = 1 дает Кл = 2. Соответственно у шаровой молнии отношение Кш поверхности к объему равно 3/7?, или Кш « 0,06.
Значит, при трансформации линейной молнии в шаровую коэффициент Кш уменьшится по сравнению с Кп примерно в 30 раз. Но охлаждение тела происходит через его поверхность, тем самым охлаждение шаровой молнии будет происходить в десятки раз медленнее, чем линейной, что и объясняет длительное существование такой молнии [21, 30, 39].
Несколько труднее в этой схеме объясняется длительность процесса образования шаровой молнии. Дело в том, что время «стягивания» линейной молнии длиной в километр и более в клубок или шар будет неминуемо больше 0,5 секунды. А в таком случае этот процесс должен фиксироваться глазом человека, что не находит, однако, ни единого подтверждения в обширном материале наблюдений.
Так выглядит большая группа гипотез (многие из них не включены в обзор из стремления избежать повторений), которые объединены одним существенным признаком: все они предполагают, что источник энергии шаровой молнии заключен в ней самой. Так ли это? Разрешить этот вопрос — значит решить судьбу этой серии идей. Заметим, однако, что соединений типа NPO’ и О"1, N” со свойствами гремучести современная химия не знает, хотя и существует мнение, что цепная химическая реакция легких продуктов возможна с эффектом, сравнимым со взрывом шаровой молнии.
Вторая группа гипотез, паоборот, предполагает источник энергии шаровой молнии находящимся впе ее; гипотезы этого плана развивались параллельно с гипотезами первой группы.
В 1905 году австрийским физиком В. Кархеймом-Гпл-ленскольдом была видвияута гипотеза о шаровой молнии как о вихре сильно ионизированного воздуха; причем вихрь своим существованием и зарядом обязан первоначальному импульсу от линейной молнии. Вихрь движется под действием двойной системы сил — аэродинамических
44
и электростатических. При условии быстрого (около 1 км/сек) движения слоев вихря и малой (от 1 до 5 граммов) массы, его составляющей, схема Гиллепскольда неплохо объясняет существование, движение и гибель шаровой молнии, но «узким местом» гипотезы являются тепловые, электромагнитные действия шаровой молнии и особенно мощный взрыв ее [19, 31, 37].
Профессор физики Берлинского университета К. Вольф дал иную картину молнии-вихря. Шаровая молния, по этой гипотезе, возникает в виде вихревого электронного кольца, образованного вокруг капала линейной молнии. После того как линейный разряд проскочит кольцо, оно отделяется и движется вдоль следа капала линейной молнии, а затем — под действием воздушных течений. Диаметр кольца должен казаться большим, чем па самом деле, из-за рассеивания электронов с его поверхности, ибо молекулы воздуха под действием электронной бомбардировки светятся. Внутренняя «дырка бублика» не видна, так как чрезвычайно мала и окружена светящейся массой ионизированного воздуха [13, 19, 31].
По-иному, особенно в начальном периоде возникновения, выглядит шаровая молния в гипотезе А. Майспера [37]. Вихрь образуется между двумя противоположно направленными разрядами молнии.
То, что разряды такой конфигурации маловероятны или чрезвычайно редки, не должно смущать пас: мы имеем дело с чрезвычайно редким, почти случайным явлением, тогда как число линейных молний огромно.
По Майснеру, шаровая молния есть клубок раскаленного газа, приведенного во вращательное движение. Вихрь является своеобразным гироскопом, устойчивость его движения обеспечивается равновесием сил внешнего давления на шар и центробежных сил быстрого вращения. Устойчивость такого вихря непродолжительна и прекращается, как только во внутренние его слои попадает воздух извне. (Хорошим аналогом такого вихря является смерч или тромб с учетом, разумеется, масштабного эффекта) [13, 37].
Советский исследователь В. А. Белоконь нарисовал ясную схему возникновения шаровой молнии из линейной при ударе в землю (рис. 14), причем схема может быть с успехом приложена к случаю «удара» линейной молнии в часть или область грозовой тучи с противоположным заря-
45
Рис. 13. Возникновение шаровой молнии (ио_А.»Майснеру)
1 и 2 — встречные весьма интенсивные потоки воздуха, Р — силы внешнего давления на шар, R — центробежные силы быстрого вращения, возникшего при линейном разряде
дом. Разумеется, удар молнии должен носить специфический характер, так как обычное попадание молнии в землю или наземные предметы не приводит к образованию шаровой молнии. Молния оставляет в почве спекшийся «след» — фульгурит, разрушает, зажигает, оплавляет или испаряет различные материалы, по не порождает в обычных условиях «огненных шаров». По предположению ав'-тора гипотезы, возникшие при ударе молнии ударные волны большой интенсивности, отражаясь от препятствий,
46
могут дать в результате сложных пересечений вихревое плазменное кольцо (похожее, заметим, на электронное кольцо-вихрь Вольфа).
Устойчивость вихревого кольца плазмы обеспечивается, во-первых, чрезвычайной интенсивностью вихря: скорость движения его
внешних слоев превы- Рис. 14. Схема образования шаро-шает скорость звука — вой молнии (ио В. А. Белоконю), и, во-вторых, электромагнитными взаимодей-
ствиями в плазме вихря, которые удерживают его от распада, пока существует необходимая степень ионизации.
Схема В. А. Белоконя косвенно подтверждается наличием линий атомов и молекул металлов в спектрах линейных разрядов на высоте от 0,5 до 10 м от земли. Ряд авторов считает, что обратное интенсивное движение ионизованного воздуха и аэрозолей близ канала линейной молнии — достаточно частый процесс. Некоторые же (например, Е. А. Лоугэп) просто солидаризируются с предложенной схемой, считая мощный линейный разряд в землю с об
разованием вихря ионизованного воздуха и аэрозоля источником шаровых молний [32, 39].
Таковы основные черты второй группы гипотез (мы опять опустили большое число принципиально похожих на них). Пока, уклонившись от оценки гипотез, сделаем два замечания: аэрогидродинамика дает нам право утверждать, что такие вихри вполне возможны; гипотезы этого типа неудовлетворительно описывают некоторые эффекты шаровой молнии, особенно электромагнитные, световые и
взрыв.
Очередь за гипотезами, которые не могут быть причислены пи к одной из рассмотренных групп.
Гипотеза М. Теплера (опубликована в Дрездене, 1915 год) базируется на его опытах с кистевой дугой. Перенеся условия опыта в реальные масштабы и условия, Теплер получил такую картину возникновения и развития шаровой молнии.
47
Рис. 15. Процесс возникновения шаровой молнии — кистевой дуги (по М. Тепперу)
Эксперимент:
а и Ъ — горизонтальные пластины, между которыми возникает кистевой разряд, d — промежуточный электрод (ближе к Ь).
Дутьем (обозначено стрелкой) кистевой разряд надвигался с а на d, причем в промежутке ad разряд гас, а в db существовал в особенно яркой форме сфероидальной слоистой кистевой дуги.
Гипотеза:
а — туча, Ъ — земля, d — крыша дома и металлические предметы в нем и впе его. (Направление ветра обозначено стрелками.)
Шаровая молния перемещается от а к d и существует на уровне d в сфероидальной форме, перескакивая па металлические части и вообще на предметы с высоким потенциалом.
к', к”, к — стадии развития кистевой дуги, ш', ш", ш — стадии развития шаровой молнии.
Если, как это делает Теплер, предположить существование такого гигантского кистевого разряда между обла
48
ком и землей, то можно с достаточным основанием принять шаровую молнию за кистевые дуги, возникающие в ходе развития кистевого разряда.
Недостатки гипотезы Теплера: неувязка с объяснением горизонтальных перемещений шаровой молнии, длительности ее существования, да и сферическая форма кистевой дуги — весьма и весьма редкий случай разряда (обычно кистевая дуга имеет форму «метелки», «кисти»). Следует также отметить, что гипотеза Теплера была вдохновлена открытием различных форм электрического разряда в газах и, как попытка приложить новые данные к выяснению старой проблемы, неизбежно носила несколько спекулятивный характер [19].
Другой немецкий физик П. В. Нейгебауэр отказался от анализа опытов по моделированию шаровой молнии, проведя чисто теоретическое рассмотрение возможных путей ее образования. Линейная молния принимается им в качестве первичного, предшествующего явления. Нейгебауэр, используя современные данные о линейной молнии (сила тока порядка 125—250 тыс. ампер, поперечник канала молнии — 3—5 см и скорость электронов до 108 сл//сек), нашел плотность электронов на конце канала линейной молнии не менее 1015 1/см3. Такая плотность электронов является, по его мнению, достаточной для образования шаровой молнии, которая как бы «капает» с конца канала молнии. Исчезновение без взрыва и со взрывом объясняется сложным взаимодействием обменных кинетических сил и рекомбинаций '.
К обоснованию гипотезы Нейгебауэр привлек математический аппарат квантовой механики и статистической физики, но громоздкие вычисления при ненадежных и неясных физических предпосылках пе спасают положения — гипотеза не проясняет явления, а скорее усложняет его понимание.
Опять применение новейших по тому времени средств (квантовых и статистических закономерностей) не принесло успеха.
1 Рекомбинацией называют взаимодействие положительных и отрицательных ионов частично или полностью (плазма) поппзо-ваипого газа. Рекомбинация приводит к нейтрализации атомов газа и сопровождается выделением энергии излучением или в виде кинетической энергии нейтральных частиц газа.
4 Р. А. Леонов
49
Публикуются п ныне гипотезы, в которых делаются попытки приложить к объяснению явления архисовременные достижения физики. В одной из них (профессора В. И. Арабаджи) шаровая молния возникает благодаря своего рода фокусировке ядерпоактивных космических частиц в мощном электрическом поле грозового облака. Возникающая при этом реакция дробления ядер сопровождается лавинообразным размножением ядерпоактивных частиц и дает, по вычислениям автора, энергию, достаточную для образования шаровой молппп. Форма шаровой! молнии объясняется тем, что сфера — наиболее экономная поверхность для ограничения разлета радиоактивных частиц и для отдачи наименьшего количества энергии излучением.
Так как появление и существование шаровых молний целиком зависит от ядерпоактивных частиц в атмосфере Земли, то количество шаровых молний должно возрастать при вспышках на солнце, которые увеличивают потоки космических лучей на 30% от обычной нормы.
Что можно сказать об этой! «ядерио-космическоп» гипотезе?
Прежде всего автор обходит молчанием ряд существенных свойств изучаемого явления (движение, исчезновение, взрыв и др.), так как они заведомо не укладываются в избранную схему.
Далее, представляется справедливым мнение И. С. Сте-кольникова, что вертикальное электрическое поле облаков вряд ли может иметь такие конфигурации, которые фокусировали бы вертикально же входящие в атмосферу космические частицы. И наконец наибольшее количество ядер-ноактивных частиц сосредоточивается в верхних слоях атмосферы, и шаровая молния должна быть по преимуществу явлением высотным, что никак не подтверждается наблюдениями ’.
Поэтому, хотя оригинальное решение вопроса об источнике энергии феномена, вероятно, правомерно, в целом гипотеза не может лечь в основу теории. Точно так же нам придется отвергнуть сходные с ней соображения Д. Миллера-Гильдебранда, который па основе анализа фотогра
1 Пфейль (XVIII вок) считал шаровую молнию состоящей из «космической пыли, перемешанной со снежными кристаллами и окруженной горючими газами, кон образуются сжатием насыщенных электричеством туч».
50
фин шаровой молппп с учетом «противоестественной» длительности ее существования пришел к выводу, что в шаровой молпии имеется внутренний источник энергии п, скорее всею, это — ядерпые реакция еще неизвестного нам типа.
Созданные в 1850—1950 годах гипотезы шаровой молпии имеют пе только исторический интерес: даже само знакомство с ними, пе говоря уж о вдумчивой критике, дает богатую пищу для анализа, сравнений и обобщений наблюдений и опыта. Гипотезы эти пе являются склепами идейг, они — ступени к псе более полному п глубокому пониманию загадки. Существует мнение, что научная проблема любой! трудности может быть быстро решена, если проблема поставлена правильно. Вот этой-то правильной постановке задачи и помогают в своей совокупности поиски ее решения в «век гипотез».
Шаровая молния, как увлекательная научная задача, рождала своих героев, мучеников и чудаков.
Уже упоминалось о попытке связать шаровую молнию с «летающими блюдцами» обитателей «иных миров». Выдвигались идеи о том, что огненный шар является «вирусом звезды», «вихрем эфира» и т. д., в зависимости от уровня подготовки и серьезности авторов. В качестве курьеза можно сообщить о работе Бепедпкса «Теория шаровой молнии и ее связь с ,,летающими блюдцами11», где автор всерьез уверяет в тождественности этих явлений *. Но если о самой! шаровой молнии говорить трудно, то объяснять ею «летающие блюдца» значит просто «закрывать дыру большей дырой»!
Но, повторим, ничто в науке не пропадает бесследно. Если гипотезы и помогают постановке проблемы, то решение ее (хотя бы качественное, приближенное) является задачей теорий шаровой молнии, к изложению которых мы приступаем.
Оговоримся, что в рассматриваемой проблеме такое деление па «гипотезы» п «теории» носит несколько условный характер и под теорией в данном случае понимается достаточно строгое н полное описание природы явления, хотя бы и уязвимое в частностях. Критерием же истинности теории может быть только опыт. 1
1 «Arkiv for geol'ysik», 1954, № 1,
Р. Л. Леонов
4*
ТЕОРИИ ШАРОВОЙ молнии
Тела, наиболее загадочные и неуловим ые, тела, когда-то казавшиеся как 6t>i переходом к мару с в е р х ч у ест в е н н ом у, о ко н ч а т е. i ъ н о приравнены к остальной материн.
А. Г. Столетов
Известный советский физик Я. II. Френкель (189-4— 1952) интересовался загадками шаровой молнии попутно с исследованиями явлений атмосферного электричества. Целью ученого было рассмотреть и критически проанализировать каждую из отдельно взятых проблем этой области метеорологии и дать обобщенную теорию, которая объединила бы все явления атмосферного электричества и позволила бы находить количественные характеристики явлений такого рода. Решение этих вопросов заняло много лет; результаты опубликованы в 1949 году в монографии «Теория явлений атмосферного электричества».
При первоначальном ознакомлении с данными наблюдений Френкель создает теоретическую модель (1940) «пузыря, образованного химически активными веществами, которые возникают в атмосфере при прохождении грозового разряда». Эти химически активные вещества оседают в виде капелек па пылинках, нагретых линейной молнией до свечения. Гипотеза, по которой частицы пыли или дыма образуют своеобразный «защитный чехол» или «пузырь» шаровой молнии, дает качественное объяснение явлениям. связанным с пей: форму, яркое свечение и взрыв (пли исчезновение без взрыва). Другие качества объекта — подвижность, электромагнитные свойства — не находят объяснения в этой гипотезе, «либо потому, что паша [Френкеля] схема является неправильной, либо же потому, что соответствующие наблюдения являются ненадежными» [24].
(Кстати, «гипотеза 1910 года» по была оригинальной: в начале XIX века Поен рассматривал шаровую молнию как шар, наполненный легким i азом п окруженный исключительно топкой п отражающей свет оболочкой. Позднее многие физики считали шаровую молнию своеобразным «мыльным пузырем», образованным заряженными частицами воды. Были даже проведены опыты с электрически заряженными мыльными пузырями, которые двигались по линиям электростатического поля к заряженным пластинам и с шумом лопались на них. Некоторые, несомненно, скоропалительно сочли эти эксперименты вполне достаточным подтверждением своей точки зрения.)
Позднее Френкель пересмотрел гипотезу «пузыря» и пришел к заключению, что «для образования тонкой пленки продуктов конденсации активных газов в воздухе нет никаких оснований — пи теоретических, ни экспериментальных». Но мысль о химически активных веществах, возникших в результате электрического разряда (линейной молнии), не была им оставлена.
В те годы начала развиваться новая научная дисциплина — магнитогидродинамика, объектом которой являются движения плазмы, т. е. полностью ионизованного газа. Если движения жидкости и газа как механических систем являются задачами аэрогидродинамики, то движения ионизованных газов, тесно связанных не только с механическим движением частиц, но и с действиями их зарядов друг на друга и другие тела, изучаются магнитогидродинамикой. Обычно ее прилагают к чистой (однородной) высокотемпературной плазме. В теории шаровой молнии Френкеля в неявной форме присутствуют магнитогидродинамические зависимости сильно «загрязненной» низкотемпературной плазмы.
Прежде всего исследователь считает весьма вероятным наличие в грозовых облаках и близлежащих слоях воздуха «коллективных движений» частиц аэрозолей, выражающихся, в частности, в существовании «шаровых вихрей», которые стабилизируют жидкую или газообразную массу аэрозоля пли суспензии, придают ей шарообразную форму и обеспечивают независимое движение вихря-шара. Аэромеханика такого шарового вихря ясна из рис. 1(>.
Суспензия, которая является как бы «костяком» вихря, представляет собой, во-первых, твердые (или жидкие) частицы тех самых химически активных газов, которые воз-
53
Рис. 16. Движение в шаровом вихре и окружающей среде (аэромеханика «шаровой молнии Френкеля»)
пикают в результате электрического разряда, и, во-вторых, твердые частицы посторонних веществ — минеральной пыли или дыма, которые существуют в воздухе при нормальных условиях и которые, попадая в область, образованную химически активными газами, создают в ней вихревое движение.
Таким образом, «шаровая молния Френкеля» состоит из многих слоев аэрозоля, разделенных прослойками сухого и чистого воздуха и вращающихся относительно друг друга с некоторой скоростью, заданной внешними силами.
Независимо от той роли, которую пыль и дым играют в создании «ша
рового вихря», они играют также существенную роль и в свечении шаровой молнии. Это свечение возникает потому, что активные вещества, образующие шаровую молнию, могут достаточно быстро «дезактивироваться» (разлагаясь, например, па химически стойкие продукты) лишь в
присутствии катализаторов, которыми и являются частицы дыма или пыли. Энергия, отдаваемая газообразными продуктами частицам аэрозоля, нагревает их до весьма высокой температуры и заставляет светиться.
Все частицы, образующие шаровую молнию, обладают электрическим зарядом, а газы полностью или частично ионизованы, однако в целом шаровая молния электрически нейтральна. Электромагнитные поля, созданные зарядами частиц и ионов различных слоев шаровой молнии, поддерживают устойчивость шарового вихря.
Механизм электромагнитной устоВчивосты плазменного вихря заключается во взаимопроникновении («диффузии») 1 противоположно направленных магнитных нолей сравнимой! напряженности. Если магнитные поля различных слоев шаровой молппп имеют напряженности, одинаковые по величине п противоположные по знаку (т. е. иа-
1 Диффузию магнитных нолей пе следует смешивать с диффузией газов шарового вихря, которая также имеет место в рассматриваемой схеме.
54
правлению), то их взаимная диффузия приводит к образованию нейтрального слоя, где магнитное иоле отсутствует (рис. 17. 77 — напряженность магнитных полей, в — нейтральный слой). В нейтральном слое в магнитное давление равно пулю, в то время как с обеих сторон он подвергается магнитному давлению, заставляющему слой сжиматься. Свободное от электромагнитного поля вещество нейтрального слоя ведет себя как обычный (пепопп-зоваиный) газ. В структуре шаровой молнии такие нейтральные слои являются своеобразными «газовыми подшипниками», обеспечивающими высокоскоростное обращение слоев друг возле друга. В теории плазмы найдено, что магнитное сжатие нейтральных слоев может приводить к резкому повышению в них давления и температуры, что, в свою очередь, приводит к формированию в слоях ударных волн.
Если же магнитные поля не одинаковы по величине, то происходит образование слоя с частично нейтрализованными полями, где напряженность магнитного поля будет гораздо меньше, чем в прилегающих к нему с обеих сторон областях (рис. 17, б. II' и Н" — напряженности магнитных полей). Сжатие нейтрального слоя в этом случае носит такой же двусторонний характер магнитного давления, по не приводит к большим температурам и ударным волнам. В этом случае шаровая молния, будучи в целом электрически нейтральной, имеет некоторое избыточное магнитное поле, направленное во-вне ее сферы, что и обеспечивает взаимодействие вихря с проводниками электричества.
Ударные волны в нейтральных слоях могут возбуждать колебательные процессы, которые, в свою очередь, разрушают (или лишь изменяют) структуру плазменного вихря, т. е. изменяют форму, размеры, цвет, электромагнитные п температурные характеристики шаровой молнии [23].
Таким образом, ио Я. II. Френкелю, шаровая молния является шарообразным вихрем смеси частиц пыли пли дыма с химически активными (вследствие электрического разряда) газами, причем вихрь-шар способен па длительное независимое существование и в целом электрически нейтрален [25].
Теперь сравним теорию с данными наблюдений. Френкель считает, что шаровая молния возникает преимущественно при электрическом разряде в запыленном воздухе.
55
С этой точки зрения чрезвычайно важно отметить проникновение ее через дымоходы, где она, видимо, окончательно формируется, частое ее присутствие у фабричных труб, водных поверхностей и других источников пыли, дыма пли пара. Вспомним поведение «искры» па лагерной дороге (стр. 11). Увеличение размеров шара согласуется с теорией, если допустить вовлечение в вихревое движение песка и ныли с. дороги. Проясняются и строки рапорта Х.-Г. Кратцешптейна: «...не сен ли луч молнии, который по скоплению людей и в соседстве на улице жестоко шумел н пыль вертел и подымал...» Наконец, эксперимент Кэвуда п Патерсона с заряженными аэрозолями при вихревом их движении может считаться опытным подтверждением теоретически найденных «коллективных эффектов» Френкеля.
Далее, наблюдения говорят о том, что шаровые молнии можно разбпть па две группы — подвижные и осевшие. Подвижные в своем парении избегают твердых, в частности металлических, предметов; осевшие же прикрепляются в основном к проводникам электричества. Френкель отмечает, что наблюдения тех и других дают разную картину по яркости и спектру: подвижные шары светятся красноватым светом, напоминающим свечение метеоритных следов в атмосфере; неподвижные шары испускают ослепительно белый свет. Теория дает следующее толкование этих наблюдений: в первом случае красноватый цвет п сравнительно малая яркость объясняются свечением химически активных (ионизованных) газов, в частности окиси азота, во втором случае при соприкосновении с металлом шаровая молния расплавляет и даже испаряет его, вовлекая в свое вихревое движение коллоидные частицы металла, которые, химически реагируя с газами шара, обеспечивают более яркое свечение. (Заметим, что в этом случае и магнитное поле будет удерживать шар на проводнике.)
Обход парящей шаровой молнией разного рода препятствий вполне соответствует аналогичному эффекту при движении обычных вихревых колец п объясняется законами аэрогидродинамики. Процесс же закрепления па непроводнике может быть целиком объяснен вовлечением частиц расплавленного пли испаренного вещества в вихревое движение. Этим положениям теории отвечает случай, изложенный па стр. 20. Вихревое кольцо шаровой молнии
56
Рис. 17. Электромагнитная схема шаровой молппП (по Я. И. Френкелю)
испарило краску с носа самолета, удерживаясь, по всей вероятности, магнитным взаимодействием с металлом.
Рассмотрим вопрос о взрыве и бесшумном исчезновении «огненного шара». «С точки зрения цепной теории химических реакций представляется вполне естественным существование верхнего и нижнего пределов концентрации различных веществ, при которых они реагируют друг с другом или, наоборот, перестают реагировать»,— пишет Френкель, переходя к объяснению взрыва шаровой молнии.
Из наблюдений (от рапорта Х.-Г. Кратцеиштеппа до «окриджскоп анкеты») известно, что взрыв шара оставляет дымку с острым запахом, явно указывающую на химическую его природу. Если же иметь в виду, что на скорость химической реакции (да и на ее характер) оказывают в какой-то момент времени влияние процессы рекомбинации зарядов частиц, то вполне вероятным становится чрезвычайно быстрый, цепной вид химической реакции взрыва активных газов шаровой молнии.
Поскольку активный газ совместно с пылевидными продуктами может, хоть и медленно, диффундировать с поверхности шара в окружающую среду, возникают два варианта:
при медленной диффузии активного вещества его концентрация сохраняется достаточной, чтобы, когда наступит рекомбинация, обеспечить взрыв;
при быстрой диффузии концентрация активного газа не достигает определенного порога, и рекомбинация зарядов частиц уничтожает шар беззвучно и бесследно.
Теория Френкеля накладывает некоторые ограничения на размеры шаровой молнии (от 5 до 20 см в диаметре) и время ее существования (от нескольких секунд до 2—2,5 минут). Из теории следует, что источник энергии шаровой молнии — по преимуществу внутренний, и энергия эта невелика (до 0,03 киловатт-часа).
Несмотря па тот интерес, который проявлен Френкелем к этой загадке, выдающийся советский физик оставил теорию шаровой молнии незавершенной в деталях, что, конечно, несколько снижает ее ценность.
Эдвард Л. Хилл, профессор университета в штате Миннесота (США), совсем недавно выдвинул теорию «миниатюрного грозового облака», каковым, по его мнению, является шаровая молния [36, 44].
58
Прежде всего Хилл отвергает полную ионизацию газов, составляющих «огненный шар». Дело в том, что процессы рекомбинации (т. е. обмена зарядами между частицами) в плазме настолько быстры, что, по его мнению, это делает затруднительным объяснение длительности существования наблюдаемых шаровых молний.
Хилл предполагает, что удар линейной молнии предшествует появлению шаровой молнии. При этом удар линейной молпии индуцирует разделение зарядов, которые несут атомы, молекулы, группы молекул, частицы дыма, пара, пыли. Механизм такого разделения не совсем ясен, но, видимо, возможен, если учесть, что в обычном грозовом облаке сосуществуют большие области разноименно заряженных частиц пара. Но в большом облаке такие его части разделены значительными расстояниями, а рекомбинация происходит линейным или лентообразным разрядом. В «миниатюрном грозовом облаке» Хилла (насыщенном к тому же тяжелыми частицами дыма и пыли) такая рекомбинация будет происходить в условиях сильного турбулентного движения заряженных областей, которое разделит разноименно заряженные участки быстродвижущимися слоями нейтрального воздуха или пара.
Общая нейтрализация такого облака, во-первых, носит замедленный темп, потому что в нее частями включаются отдельные слои, клубы и области находящегося в турбулентном движении облака-шара. Во-вторых, формы разрядов, рекомбинирующих области шара, будут весьма разнообразны вследствие миниатюрных размеров этих областей и их прихотливой структуры. Здесь возможны и сверхмалые линейные и ленточные молпии, разряды типа «огней св. Эльма». Эти-то разряды и создают картину свечения шара, повышают его температуру. В случае, если турбулентное разделение объема приводит к появлению двух относительно больших областей, то разряд между ними прекращает существование облака, т. е. происходит «взрыв» шаровой молнии. Если же дробление объема облачка идет ио пути создания все меньших и меньших разноименно заряженных областей шара, разряды между ними приводят к нейтрализации облачка в целом, т. е. к бесшумному, тихому исчезновению.
Модель Хилла предполагает, что шаровая молния существует за счет преимущественно внешнего источника энергии, поскольку и турбулентное движение микрообла-
59
стой шара, и ионизация их, и разделение есть результат весьма мощного линейного разряда. Э. Хилл удачно толкует «опыт с бочонком» в поддержку своей теории, так как его «миниатюрное грозовое облако» содержит энергию, по крайней мере равную мегаджоулю. Впрочем, модель может отвечать и уровню энергии в килоджоуль: эта энергия также является достаточной для существования «шаровой молнии Э. Хилла» в течение наблюдаемого в естественных условиях периода времени.
Наряду с достоинствами эта теория имеет ряд бросающихся в глаза недостатков: неясен механизм разделения ионизованных и заряженных частиц на «микрообластп» посредством мощного линейного разряда, а главное, схема образования такой шаровой молнии почти не дает возможности проверить ее наблюдениями или экспериментом: умозрительная, «кабинетная», модель Хилла буквально повисает в воздухе: ее трудно отвергнуть, но и нелегко принять [36, 43].
Академик Петр Леопидович Капица в 1955 году выдвинул оригинальную концепцию шаровой молнии.
Капица считает неприемлемыми все ранее высказанные предположения о природе явления, так как «они противоречат фундаментальному закону природы — закону сохранения энергии».
Свечение (основной расход энергии) шаровой молнии обычно относят за счет энергии, выделяемой при каком-либо молекулярном или химическом превращении, т. е. источник свечения находится в ней самой.
С другой стороны, известно, что потенциальная энергия молекул газа в любом химическом или активном состоянии меньше той, которую нужно затратить на диссоциацию и ионизацию молекул газа.
Это соображение позволяет найти верхний предел энергии газового шара, заполненного воздухом и имеющего размеры шаровой молнии: это энергия, необходимая для полной ионизации газов в ее объеме
Рассмотрим процесс свечения какого-либо объема, заполненного полностью ионизованными газами, от времени максимальной ионизации до состояния полной нейтрализации частиц объема, «потухания» газового шара. Такой процесс свечения во времени называется высвечиванием объема. В качестве удобного примера высвечивания можно
60
взять облако, возникающее после ядерпого взрыва, ибо сразу же после взрыва высокая температура обеспечивает полную ионизацию газов его объема. Такое облако заключает в себе максимальную потенциальную’энергию газа.
Запасенная в облаке взрыва энергия пропорциональна его объему — Z)3, где D — диаметр облака. Испускание света с поверхности облака пропорционально — Z)2, т. е. площади поверхности облака.
Отсюда ясно, что время высвечивания энергии из шара будет прямо пропорционально его линейному размеру — диаметру D.
Из данных об экспериментальных ядерных взрывах известно, что облако диаметром D — 150 м высвечивается за время Т = 10 сек. Легко вычислить время, за которое высветится объем шара диаметром d = 10 см (наиболее вероятный диаметр шаровой молнии). Это время 0,01 сек. Значит, максимальное количество энергии, которое может быть запасено в шаровой молнии, обеспечивает ее существование лишь в течение сотых долей секунды! Этот результат, однако, находится в резком противоречии с наблюдениями, по которым шаровая молния существует время от нескольких секунд до минут, причем часто еще и прекращает свои действия взрывом, который также требует определенной энергии.
«Таким образом, — пишет П. Л. Капица, — если в природе не существует источников энергии, еще нам не известных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии».
Таким источником энергии шаровой молнии Капица считает поглощение ею приходящих извне интенсивных радиоволн, что отвечает наблюдаемому независимому существованию и движению шаровой молнии в атмосфере.
Процесс поглощения носит резонансный характер, причем условия резонанса всецело определяются размерами шаровой молнии. Эффективное поглощение электромагнитных колебаний облаком может происходить только при резонансе, когда собственный период электромагнитных колебаний плазмы совпадет с периодом поглощаемого излучения. Если считать, что поглощаемая частота соответствует собственным колебаниям сферы, то нужно, чтобы длина поглощаемой волны X была приблизительно равна
Р. А. Леонов
61
четырем диаметрам шаровой молнии (точнее, Z =3,65 d, где d — диаметр сферы).
В начале процесса возникновения шара его объем может быть меньше, но если его ионизация еще невелика, то резонанс с волной длины X = 3,65 d все же возможен, и произойдет эффективное поглощение радиоволн. За счет поглощенной энергии ионизация увеличится, и объем шаровой молнии возрастет до диаметра d, при котором ее сфера будет устойчивой. Если же ионизация и объем шара превысят этот объем, то сфера выйдет из резонанса и приток энергии резко сократится, сфера остынет и вернется к прежним размерам.
Тем самым объясняется относительное постоянство размеров и свечения шаровой молнии, а также и изменения в форме, размерах и интенсивности свечения.
Наиболее часто наблюдаемы шаровые молнии диаметром d =110—20 см. Соответственно с этим, электромагнитные колебания, питающие их, имеют длины волн (л~4 d) от 35 до 70 см.
Местами, наиболее благоприятными для образования шаровых молний, очевидно, будут области, где радиоволны достигают наибольшей интенсивности. Это — пучности или узлы напряжения, которые получаются при интерференции (т. е. сложении двух и более волн с одинаковыми периодами колебаний) радиоволн.
Возникая в такой пучности (узле), шаровая молния будет стремиться зафиксировать положение, наиболее энергетически выгодное, а значит, и перемещаться либо с пучностью, либо от пучности к пучности. Становится понятным передвижение шаровой молпии вне зависимости от ветра и других потоков воздуха.
П. Л. Капица рассматривает случай, когда радиоволны (от облаков) падают на проводящую поверхность земли и отражаются. В этом случае благодаря интерференции образуются стоячие волны, а на расстояниях (hi,...,hn), равных длине волны (Z.), умноженной на 0,25, 0,75, 1,25 и т. д., образуются неподвижные в пространстве пучности, в которых напряжение электрического поля удваивается по сравнению с падающей волной. Получается как бы несколько поверхностей вблизи земли, в которых, с одной стороны, исключительно благоприятные возможности линейного пробоя, а с другой стороны, благоприятные условия для поддержания энергии шаровой молппп н ее пере
62
движения в горизонтальной (разумеется, приблизительно) плоскости. Наименьшее возможное расстояние центра резонансного шара от проводящей плоскости (земли или предметов на ней) будет равно ’/« длины волны, а значит, и зазор между молнией и отражающей поверхностью будет не мепее радиуса шаровой молнии.
Это положение теории удачно объясняет наблюдения, по которым шаровая молния как бы катится по поверхности земли пли предметов, в то же время не оставляя следов ожогов и т. п., стремится как бы «обойти», часто с изумительной ловкостью, те пли иные предметы. Яркое свечеппе шаровой молппп скрадывает от глаза наблюдателя зазор в половину диаметра, который ограждает предметы от ожога и рождает иллюзию «качения», «облета». По многим наблюдениям, шаровая молния довольно точно следует па той или иной высоте рельефу местности, что также объяснимо ее перемещениехМ по пучности отраженных радиоволн одной интенсивности и длины волны.
Теория предполагает, что созданию шаровой молпии предшествует сильный колебательный процесс в электрическом ноле облака или вблизи поверхности земли, скорее всего — мощный линейный разряд (молния).
Взрыв шаровой молпии наступает вследствие внезапного прекращения подвода энергии (например, если резко меняется длина волны электромагнитных колебаний) и представляет собой схлопывание сферы разряженного воздуха.
«Такой «взрыв», разумеется, не в состоянии причинить серьезных повреждений. Бесшумное же исчезновение светящегося шара соответствует нормальному, относительно медленному высвечиванию энергии, полученной в течение некоторого времени от интенсивных радиоволн-
Одно из самых удивительных п загадочных действий феномена заключается в проникновении шара в закрытые помещения через окна, двери, дымоходы п даже щели и другие отверстия, а также частый обратный выход тем же или подобным путем. Эти явления получают в теории Капицы удовлетворительное объяснение: раз шаровые молнии следуют по пути коротковолновых электромагнитных колебаний!, то для них естественно «использовать» отверстия, печные трубы пли провода, так как они являются волноводами. Обычные размеры дымоходов соответствуют тому критическому сечению волновода, в котором могут
5*
63
Свободно распространяться волны длиной до 30—40 см, что находится в соответствии с размерами молний, проникающих в помещения.
Более узкие (меньше диаметра шаровой молнии) отверстия и провода могут также служить волноводными переходами, в которых происходит резкое сужение линий напряженности электрического поля, а радиоволны, питающие шаровую молнию, соответствующим образом трансформируются. В результате — «возникновение» шаровых молний из телеграфных или телефонных аппаратов, проникновение огненного шара в закрытую кабину самолета и другие почти невероятные и необъяснимые иными теориями явления.
Источником энергии существования шаровых молний, как уже говорилось, в теории Капицы считаются интенсивные радиоизлучения в диапазоне 35—70 см, появляющиеся в результате атмосферных разрядов. Возникает вопрос: зафиксированы ли нашими радиоустановками такие электромагнитные колебания? К сожалению, нет. Это объясняется, во-первых, тем, что сантиметровый диапазон еще очень мало используется в радиосвязи, а также тем, во-вторых, что шаровая молния — явление чрезвычайно редкое, поэтому естественно предположить, что и порождающие ее колебательные процессы сопровождают не каждый атмосферный разряд, а лишь некоторые. Какие именно? Ответ на этот вопрос может дать только эксперимент.
Изложенная теория шаровой молнии быстро завоевала многих горячих приверженцев [И, 36, 38, 41, 44]. И не только потому, что она удачно объясняет большинство трудных, неясных действий «огненного шара», а главным образом потому, что открывает пути для опытов, для проверки в естественных и лабораторных условиях. Многозначительно и то обстоятельство, что шаровая молния П. Л. Капицы чрезвычайно похожа на безэлектродный высокочастотный //-разряд Г. И. Бабата.
Вместе с тем ряд авторов отмечает резкое несоответствие теории Капицы «опыту с бочонком». Дело в том, что вода является практически непреодолимой преградой распространению радиоволн. Приняв на веру этот случай с шаровой молнией, мы не сможем объяснить процесса «работы» огненного шара в погруженном состоянии. Если же счесть передачу энергии шара воде мгновенной, то эта 64
энергия оказывается существенно меныпей («на несколько порядков», как говорят физики) той, которая отвечает засвидетельствованному профессором Б. Л. Гудлетом эффекту [36, 43].
Читателю, несомненно, бросилась в глаза сложность этой главы. Такой способ изложения был сознательно избран нами, чтобы максимально приблизить текст к тем работам, в которых авторы сами выдвигают и обосновывают свои теории. Критическая оценка теорий шаровой молнии, выбор между ними представляют особую и весьма трудную задачу, решение которой выходит за рамки этой книги.
VI
ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
История физики и химии показывает нам, что открытия ученых, не преследовавших в своих изысканиях специальной практической цели, по работавших в области чистой науки, получали неожиданные применения в промышленности и технике, причем влияние их на экономическое благосостояние государств в настоящем и будущем не поддается даже приближенному подсчету.,.
II. Л. Умов
В предыдущих главах собраны основные материалы по шаровой молпии, которыми располагает современная наука. Все даппые наблюдений, опытов, теорпй феномена имеют общую характерную черту: они отрывочны, неполны и — увы — противоречивы. Само по себе это пе так уж плохо, ибо всякая научная дпсцпплппа развивалась в сходных условиях и противоречивость данных как раз служит источником нового, все более точного зпанпя. Так было, например, и с пашпмп представлениями о линейной молнии, природа которой лишь к середипе XX века была выяснена с достаточной полнотой.
Сравним эволюцию взглядов на шаровую молппю и историю изучения липейпых разрядов атмосферного электричества. Исследования линейной молппп, начатые работами В. Франклина, М. В. Ломоносова, Г.-В. Рпхмапа в 50-х годах XVIII столетия, изобиловали отнюдь пе меньшими трудностями, противоречиями, яростной борьбой взаимоисключающих экспериментов, гипотез п теорий. Но помимо мощной инструментальной техники, которая позволила щедрс привлекать к изучению даппые опыта, цепной особенностью исследований был почтп мгновенный практический результат их. Мы имеем в виду защиту от липей-
66
нои молнии. Уже пиоперы пауки об атмосферном электричестве создали конструкции простейших молниеотводов, достаточно надежно защищавшие здания. Выяснение природы линейной молнпи позволило не только дать теоретические обоснования конструкциям молниеотводов, но и найти способы защиты от разрядов атмосферного электричества таких сложных объектов, как липни электропередач, электростанции, хранилища горючих и взрывчатых материалов и многих других сооружений.
Нам «не повезло» с защитой от шаровой молнии. Известно, что па американском Западе сторожа-наблюдатели, следившие из высоких караульных башен за противопожарным состоянием лесов, сидели на очень высоких табуретах. Предполагалось, что влетевший в окно «огненный шар» попетляет между ножек табурета и, не найдя жертвы, выйдет через дверь или окна. Наивное одухотворение грозного явления и столь же наивные попытки «обмануть» его! Позднее считалось, что защищаться от шаровой молнии следует, плотно закрывая во время грозы все окна, двери, дымоходы. Движение «огненных шаров» по току воздуха почти не вызывало сомнений. Когда и эта мера оказалась несостоятельной, изобретателями были сделапы попытки создать своеобразные защитные экраны. Для особенно огнеопасных помещений рекомендуется [17, 18] устанавливать над выходными отверстиями труб, в вентиляционных проходах и т. д. металлические заземленные сетки с площадью отверстий менее 4 кв. см и толщиной проволоки от 2 до 2,5 мм. Представляется убедительным мнение, что шаровая молния разрядится на сетке (со взрывом или бесшумно), по обосновать это интуитивное предположение при нынешнем состоянии проблемы — чрезвычайно трудно. Некоторые даже получали патенты на такого рода устройства, однако гарантировать защиту от шаровой молнии — зпачпт обманывать себя и других. Такой защиты пока не существует.
Возвращаясь к трагической гибели Г.-В. Рпхмапа, можно сказать, что «луч молнии», поразивший отважного ученого, по мог быть ничем остановлен, в отличие от удара линейной молппп, который можно было отвести в землю. (Кстати, события, изложенные в главе I, не являются абсолютно достоверными: мпогие исследователи находят серьезные основания возражать против участия в них шаровой молнии. Предоставляем чптателям самостоятельно
67
взвесить все «за» и «против» и выбрать наиболее убедительный вариант.)
Итак, практика не поможет нам примирить противоречивые данные и противоположные взгляды па природу редкого явления. Отсутствует решающий судья всякой теории — опыт. Ответ: шаровая молния есть либо «шаровая молния Френкеля», либо «миниатюрное грозовое облако Хилла», либо «шаровая молния Капицы» — не удовлетворит читателя, как не устраивает и ученых. Мпогие физики пытаются найти компромисс между теориями Френкеля — Хилла — Капицы, привлекая к рассмотрению такие характеристики феномена, которые не рассматривались нами ранее из-за их неочевидности, спорности. До сих пор такие попытки не увенчались успехом, как ни одна из теорий не одержала победы. По словам современного английского астрофизика Е. Брюса, «нам придется еще долго стегать полудохлую лошадь теории, пока она вывезет нас на верную дорогу». Поэтому вопрос о природе шаровой молнии остается открытым, и пройдут, видимо, годы, прежде чем наука даст нам на него достоверный ответ.
«Что же такое шаровая молния?» В качестве ответа па этот вопрос мы приводим ряд физических характеристик «огненных шаров», которые дополнят те свойства шаровых молний, сводка которых дана на стр. 17—19.
Внутренняя энергия: от 0,1 до 4 киловатт-часов.
Температура: от 3000 до 5000° С.
Время существования: от секунд до 4 минут.
Вес: от 0,5 до 50 граммов.
Плотность: от 0,0013 до 0,015 г/см\
Скорость движения: от 100 км/сек до 2 м/сек (пли неподвижное парение в воздухе).
Сила света: от 0,5 («искра») до 50—80 свечей.
Мощность взрыва: эквивалентна мощности взрыва тринитротолуола (тола) весом 0,1 —1,0 кг.
Скорость вращения слоев (линейная): от 1 до 7 км/сек. Сила тока: до 20 ампер.
Еще раз отметив предположительность этих количественных данных, присоединимся одновременно к сделанному многими исследователями предположению, что такой 68
вид атмосферного разряда, как неточная молния, является частным случаем шаровой, представляет собой цепочку шаровых молний.
На множество вопросов — как, где, когда, почему?— пришлось отвечать пам, распутывая клубок загадок «огненного шара». Настало время ответить на вопрос — зачем? Какие практические применения может найти в будущем наше зпанпе природы шаровой молнии?
После 1957 года, когда был запущен первый спутник, многие исследовательские цептры США обратились к шаровой молнии, ища путей ее военного применения.
Учепые ранее упомянутой лаборатории «Бендикс» создали установку по получению комка плазмы (о ней мы говорили па стр. 34). Исходной идеей этой работы были поиски способа двигать в пространстве полученное подобие шаровой молнии. Плазма создавалась фокусировкой микроволнового излучения радиолокатора. Если бы удалось тем же лучом радиолокатора перемещать это образование с одновременным подводом мощности, то был бы создал своеобразный снаряд, который поражал бы объекты высокой температурой, большим электрозарядом и мощным ВЧ-излучением. Но «ком плазмы» из этой установки был чрезвычайно рыхлым, нестойким разрядом, который никак не удавалось насытить значительными дозами энергии, а при выдвижении из фокуса параболического зеркала комок мгновенно распадался.
Иедавпо Карстеп М. Хааланд с сотрудниками сделал попытку получить высокоэнергетпческую плазму в виде отдельно существующего шара. При этом он базировался на разработанной нм гипотезе о двух тппах шаровой мол-пип в естественных условиях: 1) малоэпергетическая шаровая молния («модель Э. Хилла») с уровнем энергии, мепыпим 0,1 джоуля па 1 куб. см. объема, и 2) высокоэнергетическая шаровая молния с поглощением энергии извне («магпитпо-турбулептпая модель», близкая к модели П. Л. Капицы).
Хааланд обратился за субсидиями к воеппо-воздушпым силам США, обещая за сто тысяч долларов найти метод создания высокоэпергетической искусственной шаровой молили, годпой для противоракетной обороны. Имелось в виду разрушать боеголовки межконтинентальных баллистических ракет при непосредственном контакте пх с плазмой шаровой молпии, которая должна была доставляться па-
69
встречу боеголовке пучком направленных радиоволн большой интенсивности.
Проекту была создана некоторая реклама, шаровая молния стала «Х-оружпем» на страницах прессы, по вскоре шум затих, ибо исследовательский центр не получил нужных ста тысяч долларов — то ли из-за сугубо оборонительного характера «Х-оружия», то ли стратегам из ВВС США показалась чересчур экзотической сама идея такого оружия.
Контракт на разработку «Х-оружия» был дан Калифорнийскому университету, где В. Костиком были проделаны интересные опыты с двуэлектродной титановой плазменной пушкой. «Выстрел» ее начинается возбуждением шпура плазмы между электродами, затем резким повышением силы тока (до нескольких тысяч ампер в течение 1 микросекунды) этот шпур «вытягивается» из электродов, импульспое магнитное поле отрывает его, а внутренние магнитные силы свивают шпур плазмы в клубок, который летит в вакууме со скоростью почти 200 км/сек. В полученном сгустке, повторяем, пет ничего общего с естественной шаровой молнией, однако сенсационная журналистика накрепко связала эти явления при рекламировании работ В. Бостика.
Кинетическая энергия и, следовательно, пробивная сила такого сгустка плазмы чрезвычайно велика. Но... после краткой шумихи о проекте «Защита» замолкли. Дала ли тут себя знать система секретности нлп же это молчаливое признание неудачи — трудно судить.
Да дело и не в этом. Подлинная наука глубоко человечна, поэтому все большее число ученых солидаризуется с Эйнштейном, с предельной ясностью предупредившего человечество: «Разоружайся или погибай!»
Горьким парадоксом развития многих отраслей современной науки является то, что мирные применения ее достижений значительно сложнее и отдаленнее, чем военные. Относится это и к проблеме использования имеющихся знаний о шаровой молпии. Однако объективная возможность использования этих знаний в мирных целях существует.
Если мы возьмем в качестве основы рассмотрения теорию Я. И. Френкеля, то открываются следующие возможности.
70
«Вихрь плазмы», неизвестным нам образом освобождающий большую энергию химическим путем, является своеобразным «химическим реактором». Позпать химическую физику процессов в шаровой молнии, значит увеличить наши возможности в химической технологии высоких температур.
«Вихрь плазмы» может дать пам важные уроки по устойчивости низкотемпературной плазмы. Существует класс термоядерных реакций, ход которых возможен и при «низких» (до 10 000° С) температурах. Возбуждение таких реакций в устойчивой конфигурации плазмы, какой является шаровая молния,— чрезвычайно заманчивая задача, возможно, открывающая новый источник энергии.
(Напомним, что температура в 10 000° С является высокой для химических процессов, но плазма с такой температурой называется «холодной»).
Из теории Э. Хилла вытекает интересный случай долговременного раздельного существования различно заряженных областей в малых объемах. Может ли это найти конкретное применение в электронике, сказать сейчас трудно.
Если же следовать за П. Л. Капицей, то перспективы поистине замечательны.
Безэлектродный разряд типа шаровой молнии представляет собой почти идеальный газовый электрохимический реактор. Именно этой мыслью руководствовался Г. И. Бабат прп создании ВЧ установки /7-разряда. Отсутствие электродов, широкий диапазон давлений, при которых существует разряд, возможность управления им (и электрохимическими процессами в пем) посредством изменения частоты, диапазона и мощпостп электромагнитных волн — все это представляет исключительно цепные характеристики такого реактора. Технические решения его уже существуют в проектах нескольких паучпых коллективов.
П. Л. Капица с сотрудппками разработал физическую основу повои отрасли электротехники, которую он назвал «электроникой большой мощности». Не входя в детальное рассмотрение идей новой отрасли, воспользуемся образным сравнением Капицы: если в начале своего развития электротехника применялась в основном для целей связи и лишь потом с повышением мощности стала основой энергетики, то сейчас тот же самый! процесс повторяется в радиоэлектронике, т. е. если радиоэлектроника прошлого и настоящего — связь, то в будущем опа станет и энергетикой.
71
Электроника большой мощности исходит из принципиальной возможности сосредоточения больших количеств электромагнитной энергии в малых объемах, что дает возможность волноводной передачи энергии на большие расстояния ', а также открывает пути генерации сверхвы-сокочастотпых электромагнитных колебаний, которые могут трансформироваться в тепло, в энергию ускоренных направленных пучков электромагнитных волн и т. д. На этом пути возможно прямое (без теплового комплекса, который сильно снижает коэффициент полезного действия атомных энергетических установок) использование атомной энергии.
Приборами электроники большой мощности являются широко известный магнетрон и плапотроп, являющийся генератором сверхвысокочастотпых колебаний. В плапо-троне П. Л. Капицы электроны, испускаемые катодом, движутся к аноду близ системы объемных резонаторов, которые тормозят их. Излучаемая электронами эпергпя отводится волноводами для использования электроустановками. Плапотроп обратим: он может не только генерировать СВЧ колебания, но и преобразовывать электромагнитные волны в постоянный электрический ток. Так образуется цепь: электрогенератор — планотрон — волновод — планотрон — электромотор.
Стержневой проблемой новой отрасли электрофизики является удержание и насыщение электромагнитной энергией облака электронов и отыскание надежной фокусировки электронов магнитным полем. Дело в том, что электронное облако (имеющееся во многих электровакуумных устройствах) с увеличением мощности и плотностп энергии как бы расталкивается зарядами электронов, распадается. Сохранить его при насыщении энергией можно двумя способами: а) компенсируя заряды электронов зарядами ионов окружающего газа (ионизация), б) удерживая облачко сильным магнитным полем особой формы. Вспомним, что при получении //-разряда перед Бабатом стояла сходная задача: для возбуждения разряда требовалась первоначальная ионизация. После того как //-разряд возникал, в объем вводился воздух, который п обеспечивал
1 Ориентировочный подсчет показывает, что по волноводу с сечеппем около 1 м2 можно передавать до одного миллиона киловатт! Потери при волноводной передаче на много порядков ниже, чем при передаче электричества по проводам.
72
ионизацию в области разряда. Именно в этих условиях II-разряд, созданный магнитным нолем ВЧ токов, становился устойчивым и разительно напоминал естественную шаровую молнию.
Шаровая молния, но Капице, есть относительно устойчивая конфигурация электронов и ионов, способная к резонансному поглощению электромагнитных колебаний. Важной ее характеристикой является существование в условиях нормального атмосферного давления. Крайне интересно прохождение шаровой молнии по волноводам (дымоходам, щелям, иногда по проводам) почти без потерь: это и другие свойства явления чрезвычайно схожи с аналогичными в электронике магнетрона и планотрона.
Мы видим, как загадки шаровой молнии смыкаются с проблемами электроники большой мощности. Можно сказать, что «шаровая молнпя Капицы» — тот «генератор чудес», который в виде опасного и редкого явления существует в природе, а будучи поставлен на службу человеку, преобразит современную электроэнергетику.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Араго Ф. Гром и молния. СПб., 1885.
2.	Араго Ф. Избранные статьи о научных предметах. СПб., 1886.
3.	Б а б а т Г. И. Безэлектродные разряды и некоторые связанные с ними вопросы. «Вестник электропромышленности», 1942, 2, 3.
4.	Бендорф Г. Атмосферное электричество. Л., 1934.
5.	Гезехус Н. А. О шаровой молнии. СПб., 1900.
6.	Гезехус Н. А. Шаровидные и пламенеобразные молнип как особые типы разрядов атмосферного электричества. СПб., 1899.
7.	Гезехус Н. А. Электрическое пламя п шаровидная молния. СПб., 1899.
8.	«Гражданская авиация», 1958, As 9, стр. 32—33.
9.	Дорфман Я. Г. Г.-В. Рихман и его роль в истории науки об электричестве. «Электричество», 1953, .№ 8.
10.	Е л и с е е в А. А. Возникновение науки об электричестве в России. М.— Л., 1960.
11.	Капица П. Л. О природе шаровой молнпп. «Доклады Академии наук СССР», 1955, т. 101, As 2.
12.	Капица П. Л. Электроника больших мощностей. М., 1962.
13.	Колобков И. В. Грозы и шквалы. М.—Л., 1951.
14.	II л а н т э Г. Электрические явления в атмосфере. СПб., 1891.
15.	П о к р о в с к и й Г. И. Физика взрыва. М., изд-во «Знание», 1954.
16.	Рихман Г.-В. Труды по физике. М.— Л., Изд-во АП СССР, 1956.
17.	С т е к о л ь н и к о в И. С. Изучение молнип и грозозащита. М.- Л., Изд-во АП СССР, 1955.
18.	С т е к о л ь н и к о в И. С. Природа длинной искры. М.— Л., 1960.
19.	С т е к о л ь н и к о в И. С. Физика молнип и грозозащита. М.-Л., Изд-во АП СССР, 1943.
20.	Тверской II. II. Атмосферное электричество. Л., 1949.
21.	Тихомиров Е. И. Шаровая молпия и ее новая теория. «Климат и погода», 1932, № 7—8, стр. 109—115.
22.	Фламмариоп К. Атмосфера. СПб., 1897.
23.	Ф р а н к - К а м е п е ц к и и Д. А. Плазма — четвертое состояние вещества. Изд. 2. М., Атомиздат, 1963.
24.	Френкель Я. И. О природе шаровой молпии. ЖЭТФ, 1940, т. 10, стр. 1424—1426.
25.	Френкель Я. И. Теория явлений атмосферного электричества. Л.— М., 1949.
74
26.	Чирвинский П. II. К теории шаровых молний. «Метеорология и гидрология». 1936, № 7, стр. 78—79.
27.	Ч и р в и н с к и й П. II. Материалы к наблюдениям над шаровыми молниями. «Климат и погода», 1936, № 5.
28.	Чир вин ск и й П. П. История изучения шаровой молнии. «Природа», 1949, № 6, стр. 14—20.
29.	Ball lighting: a collection of Soviet esearch. Ritchie D. J. (Editor and compelor). N. Y., 1961, 70 p.
30.	Ball lighting, (ref. J. Kaiser). «Science», 1924, vol. 60, p. 293.
31.	Brand W. Der Kugelblitz. Hamburg, 1923.
32.	В r u с e С. E. R. Ball lighting, «stelar rotation» and radio galaxies. «Engineer», 1963, vol. 216, N 5631, p. 1047—1048.
33.	C a d e С. M. Thunerbolt (or fireball) as the X-weapon. «Discovery», 1962, vol. 23, N 11, p. 23—28.
34.	Cawood W. and Patterson A. A curious phenomen shown by highly charged aerosols. «Nature», 1931, N 3221.
35.	К1 a s s P. J. US experiments... «Aviation Week and Space Technology», 1961, vol. 75, N 23, p. 52—53, 55, 58, 65, 67.
36.	Lewis H. W. Ball lighting. «Scientific American», 1963, March, N 3, p. 107-109, 110, 112, 114, 116.
37.	Meissner A. Kugelblitz. «Meteorologischo Zeitschrift», 1931.
38.	Miller-HillebrandD. Zur Frage des Kugelblitz. «Elektrik», 1963, Bd. 17, N 7, S. 211-214.
39.	S c h о n 1 a n d В. E. J. Lighting and the long electric spark. «Advancement of Science», 1962, vol. 19, N 80, p. 306—313.
40.	S c h о n 1 a n d В. E. J. The flight of thunderbolts. N. Y., Oxford Univ. Press, 1957.
41.	S i 1 b e r g P. A. On the question of ball lighting. «Journal of Applied Physics», 1961, vol. 32, N 1.
42.	Silberg P. A. Ball lighting and plasmoids. «Journal of Geophysics Research», 1962, vol. 67, N 12, p. 4941—4942.
43.	S i n g e r St. The unsolved problem of ball lighting. «Nature»,.
1963, vol. 198, N 4882, p. 745-747.
44.	Wooding E. R. Ball lighting. «Nature», 1963, vol. 199, N 4890, p. 272-273.
СОДЕРЖАНИЕ
I.	Из архива «грозовой	науки»	...	3
II.	Наблюдения.................. 11
III.	Опыты...................... 29
IV.	Век гипотез................. 42
V.	Теории шаровой молнии	....	52
VI.	Итоги и перспективы......... 66
Леонов Роальд Александрович
Загадка шаровой молнии
Утверждено к печати редколлегией научно-популярной литературы Академии наук СССР
Редактор издательства Е. М. К л я у с
Художник Е. В. Крылов
Технический редактор И. А. М а к о го н о в а
Сдано в набор 30/V 11 1965 г.
Подписано к печати 30/IX 1965 г.
Фермат 84 X 1О8'/>2. Печ. л. 2%. Усл. печ. л. 7,79.
Уч.-изд. л. 3,7 Тираж 53000 экз. Т.-12322 Изд. № 356/65 Тип. зак. 2864
Цена 12 к.
Издательство «Наука».
Москва, К-62, Подсосенский пер., 21
2-я типография издательства «Наука».
Москва, Г-99, Шубинский пер., 10
12 коп