Наблюдения шаровой молнии (стр. 2 )

Пусть Esurf ~3×107 В/м – высокое поле на сфере в грозовом поле Eext ~ 6×103 В/м, тогда

, Дж/м3; , кг/м3,

т. е. этим условиям удовлетворяют разнообразные разреженные объекты с плотностью энергии типичной для ШМ, и большие – типа пузыря.

Для объяснения возможности проявлений летящих объектов с высокой плотностью энергии, порядка 103 МДж/м3 и более, необходимо предполагать наличие аномально высоких электрических полей на поверхности объектов и в грозовой атмосфере, так, например, при Esurf~107 В/м, Eext~106 В/м имеем

, Дж/м3; , кг/м3,

т. е. этим условиям удовлетворяют крупные объекты из расплавов.

Аномально высокие электрические поля в приземном слое могут реализоваться при многократных молниевых разрядах на песчаную поверхность земли, где накопление зарядов может достигать
10-6 Кл/ см2 органической поверхности и 2×10-6 Кл/ см2 на поверхности из песка SiO2 [24], это означает, что уже при поверхностной плотности зарядов ~5.0×10-10 Кл/ см2 на поверхности земли могут достигаться напряженности поля близкие к пробойным значениям для воздуха.

Оценки показывают, что электрическая энергия объектов при использованных значениях электрического поля оказывается значительно меньшей их химической энергии. Конечно же, ШМ могут существовать и не только при выполнении соотношений (10)-(12), в этом случае они не будут обладать многими уникальными свойствами.

Обсудим вопрос о характере гибели ШМ. Погасание можно отождествить с горением вещества ШМ без взрыва. Распад на части, как проявление электростатичских неустойчивостей (см выше). Перейдем к схлопыванию (коллапсу) и взрыву. Для этого рассмотрим ШМ в виде заряженной жидкой оболочки (пузыря). В равновесии для нее выполняется равенство [16]:

. (18)

Здесь первый и второй члены слева, Pvap, Pgas описывают давление пара и газа в полости. Третий член слева описывает растяжение поверхности за счет электрических зарядов, . Patm – давление атмосферы, а последний член справа соответствует Лапласовскому давлению, в нем a - коэффициент поверхностного натяжения.

Если поверхность ШМ нагревается, то эти величины Pvap, и Pgas могут расти и приводить к изменению радиуса объекта, нетрудно показать, что если считать состав в полости молекулярным, то

, (19)

где Pint0 , T0, R0 – соответственно исходное давление внутри сферы, начальная температура и начальный радиус оболочки. Теперь рассмотрим различные случаи, используя то обстоятельство, что для таких материалов, как железо, алюминий, кремний и парафин, которыми мы моделируем вещество расплава для типичных размеров ШМ.

Пусть шар образовался так, что , тогда его радиус определяется выражением

. (20)

Из этой формулы видно, что при потере оболочкой заряда в результате стекания или пробоя, радиус будет уменьшаться и произойдет схлопывание объекта.

Пусть шар образовался так, что начальное давление внутри его было близко по величине к внешнему давлению (выдувание объекта) , тогда его начальный радиус определяется выражением

. (21)

В Таблице 1. представлены величины радиусов ШМ оцененные по формуле (21) при разных напряженностях электрического поля на поверхности ШМ. Эти величины в разумных пределах согласуются с наблюдаемыми радиусами.

Таблица 1.

R (м)\E	Fe	Al	Si	стекло	парафин
E=106 В/м	1.7	0.8	0.8	0.12	0.04
E=3 ×106 В/м	0.18	0.09	0.09	0.013	0.004
E=107 В/м	0.017	0.008	0.008	0.0012	0.00045

Перейдем к анализу возможности взрыва шаровой молнии, например к случаю, когда поверхность сферы нагревается в результате развития над ней газоразрядной плазмы так, что может воспламениться. При этом в формуле (19) будем считать, что температура внутри и на поверхности ШМ растет, как , где tign – время воспламенения. Тогда из (18) можно получить следующее соотношение:

, (22)

то есть в этом случае радиус ШМ резко растет, что и приводит к ее разрушению.

Появление мелких расплавленных частиц за счет электростатических неустойчивостей поверхности ШМ приводит к облегчению возгорания и ускорения горения дисперсного материала на поверхности ШМ, в том числе и к взрыву.

В заключение обозначим возможности ШМ, удовлетворяющей данной модели и выделим вопросы, требующие дополнительных исследований. Вещество ШМ представляет собой униполярно заряженный горячий расплав неорганического, органического или композитного происхождения, поэтому она при соприкосновении с телом человека будет оставлять ожоги, также возможны удары током, при стекании с нее заряда. ШМ левитирует в приземном электрическом поле, имеет удельную энергию ~ 103-104 Дж/см3 и более. На поверхности такой шаровой молнии могут появляться частицы, нити и лучи. С униполярной шаровой молнии могут реализоваться пробои на землю при выполнении условия обратного условию (5). При просачивании через отверстия слой плазмы на ее поверхности будет экранировать ее от стенок отверстия. Как заряженный пузырь она может иметь шарообразную форму. В принципе заряженный расплав может растягиваться в ленту, превращаться в блин и сворачиваться в клубок. При вращении такой ШМ, около нее возникает магнитное поле. Подобная ШМ может появляться из розеток в результате расплавления электродов в условиях перенапряжения в электрической сети и локального действия линейных молний. При термическом разрушении ее поверхности в случае пузыря возможны различные сценарии: взрыв за счет избыточного давления внутри пузыря, коллапс при пониженном давлении внутри его, тихое погасание. В зависимости от условий расплав может местами кристаллизироваться, при этом в областях напряжения появится ячеистая структура, а распад ШМ примет форму горения скорлупок. Подобная ШМ может проплавлять отверстия в стеклах как электрическим, так и термическим способом.

Остановимся на вопросах, которые требуют дальнейшего рассмотрения:

1. Аномальные электрические условия в приземном электрическом поле Земли. 2. Рождение ШМ на месте удара линейной молнии. 3. Рождение ШМ за счет расплавления материала индуктивными токами при ударе молнии. 4. Подробный анализ выдувания ШМ из розеток и бытовых приборов, превращение ШМ в ленту и ее сворачивание в клубок. 5. Подробный анализ магнитных свойств ШМ. 6. Неравновесное свечение воздуха около горячей поверхности ШМ и свечение самой поверхности. Левитация ШМ в реальных погодных условиях на разных высотах над землей. 7. Количество мелких заряженных расплавленных частиц, при которых ускоряется возгорание и взрыв ШМ. 7. прохождение ШМ через стекла с оставлением на стеклах маленьких отверстий. 8. Явление волочения предметов ШМ

Можно видеть, что вопросы отражают наше слабое знание свойств заряженных материалов и расплавов, покрытых плазмой и механизмы их взаимодействия с различными материалами. Требуется дополнительный анализ грозовых условий и более подробный анализ наблюдательных данных.

4. Заключение.

Представленный анализ показывает, что образование расплавленного вещества и его униполярная зарядка молниевым разрядом при высоких напряженностях электрических полей в атмосфере и приземном слое, могут приводить к образованию ШМ с высоким удельным запасом энергии и способной к левитации. При этом электрическая энергия самого объекта значительно меньше химической энергии, выделяющейся при горении этого объекта. В рамках данной модели объясняются время жизни ШМ, прожигание стекол. Взрыв, и быстрое сгорание данного объекта облегчаются развитием электрогидродинамических неустойчивостей на поверхности ШМ. Объяснение особых свойств ШМ по прохождению сквозь стекла без видимых разрушений и сворачиванию ШМ из нитей в клубки в рамках представленной модели требуют дополнительного анализа наблюдений.

Литература

1.  Emelin S.E., Semenov V.S., Bychkov V.L., Belisheva, N.K., Kovshik A.P. // Tech. Phys. 1997. V. 42. P. 269.

2.  , , Б. // ЖТФ. 2004. Т.74. №.1. С. 128.

3.  , , //. ТВТ. Т.32. №2. С. 190.

4.  , , // ЖТФ. 1982. Т.52. № 4. С. 818.

5.  , , // ЖТФ. 1982. Т.52. № 10. C.1987.

6.  Проблема шаровой молнии. М. Наука. 19с.

7.  Abrahamson J., Dinniss J. // 2000. V. 403. P. 519.

8.  Bychkov V. L. // Physica Scripta. 1994. V. 50. P. 591.

9.  О физической природе шаровой молнии. М. Энергоатомиздат. 19С.

10.  Amirov A. Kh., Bychkov V. L., Bobkov S. E. // Physica Scripta. 1998. V.54. P. 13.

11.  Лыков теплопроводности. М. Высшая школа. 19С.

12.  // ЖТФ. 1992.Т.62. №.С.

13.  Механика аэрозолей. Изд-во АН СССР. М.19С.

14.  , , Д., и др.// ЖТФ. 1991. Т.61. №. 4. С. 25.

15.  Mesenyashin A. I. // Appl. Phys. Lett. 1991. V.28.N.P.

16.  Равновесие жидкостей и его устойчивость. Москва. Институт компьютерных исследований. 20С. Модель шаровой молнии. Пермь; Глазов, 1986.-Деп. в ВИНИТИ 11.11.86, 86.

17.  , ,//Письма в ЖТФ. 1997. Т.23..№ 19. С.60

18.  Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. Москва. Наука. 19С.

19.  , , в сб. Матер. 10-й Российск. Конф. по холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии. Дагомыс, Сочи, 29 сентября-6 октября 2002 г., Москва 2003. С.109.

20.  // УФН. 1999. Т.169. №4. С.453.

21.  Введение в динамику пожаров. М. Стройиздат. 19С.

22.  , Электродинамика. М. Высшая школа. 19С.

23.  Anderson F. J., Freier G. D. //J. Geophys. Res. 1973.V.78. № 27. P.6359.

24.  Электреты. п/р. Сесслера . 19С.

UNIPOLARLY CHARGED BALL LIGHTNING

V. CHKOV

Physical faculty M. V. Lomonosov Moscow state university, Russia, *****@***ru

Proposed theory of ball lightning (BL) is generalization of known works of V. A. Saranin and author. BL according this model is melted charged object. Its lifetime is determined by its surface heating by plasma appearing near its surface. Its high energy is defined by processes of this object combustion in air. Energy content, explosion and collapse are described. New problems standing in front of this theory are discussed.

НОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ШАРОВОЙ МОЛНИИ (ПО МАТЕРИАЛАМ VIII МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА ПО ПРОБЛЕМЕ ШАРОВОЙ МОЛНИИ (ISBL’04) НА ТАЙВАНЕ)

,

Институт энергетических проблем химической физики РАН

Москва, Россия

E-mail: *****@***ru

Симпозиумы по проблеме шаровой молнии обычно проводятся Международным комитетом по шаровой молнии (ICBL) (президент комитета – Стэнли Сингер (Stanley Singer), секретарь – Герт Дайкхаус (Gert Dijkhuis)) раз в два года. 7 предыдущих симпозиумов проводились по нечётным годам последовательно в одной из европейских, американских или азиатских стран. 7-й Симпозиум состоялся в г. Сан-Луисе в США в 2001 году. Очередной, 8-й Симпозиум в Республике Китай на Тайване был перенесён с 2003 на 2004 год из-за эпидемии нетипичной пневмонии. Симпозиум состоялся с 3 по 6 августа 2004 года на территории Национального Центрального Университета Тайваня. Университет расположен на возвышенности вблизи города Чунг-Ли в часе езды от столицы Тайваня Тайбэя и в получасе езды от Международного аэропорта Чан Кай Ши. Университет расположен на территории 62,5 гектаров в тенистом парке, защищающем от палящего солнца, стоящего в августе почти в зените. Университет был основан в 1915 году в Нанкине и восстановлен в 1962 году в Чунг-Ли. В университете 16 институтов и научных центров. Благодаря политике правительства по привлечению на родину учёных, получивших образование в США, университет укомплектован квалифицированным профессорским составом, в нём учатся студенты из Тайваня и других стран Азии.

В работе Симпозиума приняли участие 18 человек из 7 стран (2 – из США, 3 – из Японии, 6 – из Тайваня, 3 – из России, 1 – из Бельгии. 1 – из Индии и 2 – из Нидерландов) Было заслушано 17 докладов, из них 7 (около 40 %) было представлено учёными из России.

Традиционными темами, обсуждаемыми на симпозиумах по шаровой молнии, являются:

1)  Данные наблюдений шаровых молний;

2)  Лабораторные эксперименты по получению шаровой молнии;

3)  Теории шаровой молнии;

4)  Видеоматериалы наблюдений шаровой молнии.

Работа Симпозиума началась с доклада Стэнли Сингера (США), в котором он рассмотрел несколько выбранных им моделей шаровой молнии. По его мнению, наибольшее внимание привлекают модели четырёх типов: плазменные структуры, электрические разряды, нагретый металл и горящие огненные шары. К категории плазменных моделей он относит плазму, получаемую в высокочастотном электрическом разряде (опыты учёных из Японии). Однако плазма в таких разрядах мало похожа на естественные шаровые молнии. Другим способом получения светящихся шаров служит эрозия полимерных материалов в источниках струи. В Университете Теннеси (США) получены светящиеся шары с временем жизни 0,5 с, однако они всегда поднимались вверх, что характерно для сильно нагретого воздуха. Светящиеся шары из расплавленного металла, нагретого в электрическом разряде, живут очень непродолжительное время. Опыты по получению огненных шаров при искровом поджиге сильно разбавленных смесей горючих газов и воздуха в условиях ниже точки воспламенения оказываются плохо воспроизводимыми. Согласно теории [1] в очень специфических условиях в принципе возможно существование стационарного сферического пламени, однако анализ показал, что эти пламёна очень неустойчивы [2]. Сферическое пламя удалось получить только в условиях невесомости на космическом корабле (см. Рис. 1). В последние годы были обнаружены g-лучи и нейтроны, выходящие из канала линейной молнии. В связи с этим периодически возникают идеи объяснить источник энергии шаровой молнии ядерными реакциями. Последняя из этих идей – реакция H+ + Ar40 ® Cl39 ® Ar39 + g в канале шаровой молнии с образованием Ar39 с временем полураспада 56 мин [3].

В докладе профессора Равиндры Ароры (Ravindra Arora) из Индии рассказывалось о случае массового появления шаровых молний в отсутствие грозовых разрядов. Это произошло сухим затяжным летом 2002 года (когда дневная температура воздуха была 420 , а ночная - 280) в штате Уттар Прадеш в Северной Индии. В этом штате большинство районов представляет собой сухую скалистую равнину, покрытую песком и гравием. Поверхностное сопротивление почвы в этом регионе было очень высоким – более 1000 Ом–м. В течение двух месяцев (с июля по август 2002 г.) сотни людей стали свидетелями появления в небе светящихся объектов красного, зелёного и жёлтого цвета (см. Рис. 2). Сообщалось о случаях ожога волос и кожи спящих людей. Невежество масс (и большинства средств массовой информации) вызвало всеобщую фобию. Наблюдаемое явление было объяснено действием “мухночвы” – мифического существа, которое во сне царапает лица людей. Были также версии вторжения НЛО инопланетян, нападения насекомых и т. п. Это запутало ситуацию и затормозило изучение явления, которое автор считает шаровой молнией. Поскольку причиной возникновения шаровых молний не могли быть токи обычных молний (в это время гроз не было), автор высказал предположение, что шаровые молнии могли появиться из-за текущих по поверхности почвы токов, генерируемых электростанциями. Причиной наличия таких токов автор считает массовую кражу электроэнергии в Индии (когда население вместо нулевого провода использует реальное заземление, таким способом в Индии крадётся до 40% электроэнергии) и токи, текущие по земле при подаче энергии к электровозам.

В докладе Дирка Каллебота (Dirk Callebaut) из Бельгии обсуждалась интересная проблема накопления энергии в шаровой молнии в виде магнитного поля, свободного от сил (Force Free Field) [4]. Хранение энергии в виде энергии магнитного поля WH ~ moH2/2 (mo – магнитная постоянная, Н – напряжённость магнитного поля) представляется автору более предпочтительным, чем накопление энергии в виде энергии электрического поля WE ~ eo­E2/2 (eo – электрическая постоянная,
Е – напряжённость электрического поля). Так, в вакууме при
В = 100 Тл в 1 м3 можно запасти энергию WH = 4´109 Дж, тогда как для хранения такой же энергии WE в том же объёме нужно, чтобы напряжённость электрического поля Е была равна 3´1010 В/м. Проблему ослабления силы, растягивающей катушку с током, можно решить, пустив ток параллельно силовым линиям магнитного поля. На Рис. 3 показано, как это может выглядеть, когда ток j1 течёт по линейному проводнику, а ток j2 – вдоль концентрических силовых линий поля H1. В этом случае лоренцева сила FL ~ e[v×H], вызванная полем H1, не действует на заряды тока j2 и, наоборот, магнитное поле Н2 не действует на заряды тока j1. Общее условие этой ситуации описывается уравнениями

j = rot H = aH

div H = 0.

Здесь j – плотность тока (А/м2), H – напряжённость магнитного поля (А/м). Время затухания токов t в структуре, свободной от сил, есть t =1/a2h, где h - удельное сопротивление проводника (м2/с), а параметр a (отношение тока к магнитному полю) имеет размерность обратной длины (м-1). Подставив в это выражение h = 1 м2/c и приняв a = 10 м-1 (для характерного размера шаровой молнии 10 см), находим t = 0,01 c. Поскольку полученное время оказалось много меньше времени жизни шаровой молнии, автор считает, что конфигурация свободных от сил магнитных полей может послужить лишь первой фазой образования шаровой молнии, а далее она должна трансформироваться в другую структуру – типа стоячей электромагнитной волны или чего-то ещё. Одну из таких возможностей Каллебот рассматривает во второй статье, написанной совместно с Джофри Каругилой (Geoffrey Karugila).

Герт Дайкхаус представил доклад Александра Кёля (Alexandre Keul) из Австрии с анализом видеозаписи движения светящегося объекта, предположительно – шаровой молнии. Эта запись была получена во время грозы в Звоенитце (Zwoenitz) в Южной Саксонии вечером 19 апреля 2003 года. Молодой человек поставил видеокамеру на спинку стула, направив её на улицу через стекло закрытого окна, чтобы снять вспышку молнии приближавшейся грозы. Включив камеру, он вышел в другую комнату поесть, а через 4 минуты вернулся, чтобы остановить запись. Спустя некоторое время его сестра, просматривая запись, обнаружила изображение источника света, который вышел из-за дома, поднялся вверх и через 2,24 с исчез в облаках. Объект присутствовал на 56 кадрах видеосъёмки, на Рис. 4 показано наложение кадров на общую картину. По мере подъёма объект несколько раз вспыхивал (места, где менялась яркость, отмечены на Рис. 4 крестиками), цвет его был определён как жёлто-оранжевый (при вспышках – белый), сделать заключение о его размерах не представляется возможным.

Симпозиум посетил академик Роальд Сагдеев (Roald Sagdeev), в это время находившийся в командировке на Тайване. Он рассказал, что в студенческие годы видел настоящую шаровую молнию, а совсем недавно – её художественное изображение в фильме “Утомлённые солнцем“. В конце своего короткого выступления он пожелал участникам симпозиума получить свою шаровую молнию (“Have a ball!”).

Герт Дайкхаус (Нидерланды) в своём докладе рассмотрел механизм ускорения ионов в своей модели шаровой молнии [5]. Согласно этой модели шаровая молния представляет собой клубок плотно уложенной в ограниченном объёме коаксиальной трубки. Эта трубка состоит из вихревой нити вырожденных электронов в Бозе-состоянии (диаметр нити равен Боровскому), вокруг которой вращаются ионы (траектории которых образуют наружную стенку трубки). В теории Дайкхауса существенно, чтобы ионы (например, ионы дейтерия) имели энергию в несколько десятков килоэлектронвольт, поскольку он считает, что основным источником энергии шаровой молнии служит реакция ядерного синтеза. Однако из предыдущих публикаций Дайкхауса было трудно понять, как происходит ускорение ионов и откуда берётся энергия для этого ускорения. В представленном докладе он показал, что ускорение ионов может происходить при увеличении длины вихревой трубки. При этом радиус ионной орбиты уменьшается, а линейная скорость иона увеличивается. Растяжение трубок происходит под действием электрического поля в канале линейной молнии, которое возникает из-за разделения зарядов в сечении канала (центральная часть его оказывается заряженной отрицательно, а периферия – положительно). При напряжённости поля, равной 30 кВ/см (пробойной для воздуха), ионы с общим зарядом 1 Кл (заряд, переносимый обычной средней молнией) на расстоянии 1 см могут набрать энергию до 30 кДж, что сопоставимо с энергией средней шаровой молнии. Для того чтобы при растягивании вихревых трубок не выйти за пределы ограниченного объёма, Дайкхаус предлагает механизм их укладывания путём уменьшения радиуса петель и их поворота вокруг оси трубки. Это приводит к экспоненциальному росту длины трубки и, соответственно, энергии ионов. Правда, остаётся неясным, какая сила выполняет эту ювелирную работу укладывания петель.

Михаил Шматов (Mikhail Shmatov) (Россия) рассказал о своей модели шаровой молнии с энергией до 109 Дж и временем жизни около 1 минуты. Согласно Шматову, “шаровая молния имеет ядро, состоящее из облаков электронов и полностью ионизованных ионов, которые колеблются относительно друг друга”[6]. Автор считает, что облака электронов и ионов имеют шаровидную форму, они колеблются в радиальном направлении, а сила расталкивания ядра компенсируется атмосферным давлением. Несмотря на это предположение, автор находит, что энергия шаровой молнии радиусом 75 см может доходить до 109 Дж. На основе своей модели он делает вывод, что шаровая молния генерирует высокоэнергетичные фотоны и поэтому она опасна для живых существ. По его мнению, шаровые молнии могут существовать в атмосферах Венеры, Юпитера и спутника Сатурна Титана, в связи с чем они могут оказаться причиной разрушения парашютов космических аппаратов, спускавшихся на эти планеты.

Питер Хэндел (Peter Handel) (США) в своих докладах подробно изложил своё представление о шаровой молнии как о локализованном электрическом разряде, вызванным радиочастотным излучением атмосферного мазера на молекулах воды [7]. Согласно Хэнделу, молекулы воды запасают энергию на метастабильных колебательно-вращательных уровнях благодаря действию электрического поля атмосферы. Поверхности облаков и земли образуют гигантский резонатор, объём активной среды в котором составляет несколько кубических километров. Эта энергия благодаря индуцированному излучению концентрируется в небольшой области пространства, где загорается высокочастотный разряд. К сожалению, в доступных работах Хэндела не обсуждается подробно механизм действия такого мазера. В докладах, представленных на Симпозиум, Хэндел на основе своей модели предпринял попытку объяснить две особенности движения шаровой молнии. В первом из них он попытался найти причину того, почему шар воздуха, нагретого в разряде, не поднимается вверх из-за конвекции, а стоит на месте. Хэндел объясняет это тем, что мазер генерирует излучение не непрерывно, а в виде часто повторяющихся импульсов (пичков), благодаря чему разряд многократно в течение секунды погасает и вновь зажигается на том же месте. Вторую характеристику шаровой молнии – её движение в горизонтальном направлении вдоль поверхности земли Хэндел объясняет наличием разности частот двух бегущих волн, питающих шаровую молнию. Благодаря этому место фокуса результирующей стоячей волны медленно смещается, что воспринимается наблюдателем как движение шаровой молнии.

Любитель-исследователь шаровых молний из Японии Сатоши Кавано (Satoshi Kawano) (по специальности он – зубной врач) попытался обосновать свою версию образования шаровой молнии из неразвившегося канала линейной молнии, который он называет “пространственный ствол” (Spatial Stem). В доказательство своей идеи он привёл древние японские гравюры, на которых шаровая молния изображена с хвостом (см. Рис. 5), который он считает остатком лидера молнии.

В докладах японских учёных Масаши Камогавы (Masashi Kamogawa) и Хидехо Офурутона (Hideho Ofuruton) были представлены результаты исследований возможности локализации напряжённости высокочастотных волн при прохождении их через диэлектрические пластины, расставленные в определённом порядке [8]. Эти исследования призваны определить, не может ли в реальных условиях это привести к облегчению зажигания разряда в атмосфере (что предполагается в теории шаровой молнии, предложенной Капицей). Математический анализ показал, что при расположении пластин согласно ряду Фибоначчи (1, 1, 2, 3, 5, 8, … - каждый член которого равен сумме двух предыдущих) интенсивность электрического поля может быть увеличена в сотни раз. Была проведена экспериментальная проверка этой идеи с помощью генератора на длине волны 14,8 см мощностью 5 кВт с диэлектрическими пластинами, расстояния А и В между которыми относились как 2:1. Было найдено, что при расположении пластин в порядке Фибоначчи: А, АВ, ААВ, АВААВ, ААВАВААВ, … увеличение напряжённости поля, действительно, происходит, но не так значительно, как следовало из расчётов (всего в несколько раз).

Кроме доклада М. Шматова российскими учёными были представлены ещё 5 докладов. Анатолий Никитин (Anatoly Nikitin) зачитал доклады: “Требования к разработке теории шаровой молнии” и “Анализ моделей высокоэнергетичных шаровых молний”, содержание которых изложено в статье [9]. Основное требование к построению правильной теории шаровой молнии, по мнению докладчика, это – объяснение того, как в ограниченном объёме может быть накоплена энергия, плотность которой превышает 109 Дж/м3. Удержание в этом объёме материальных частиц или фотонов требует наличия сил, сжимающих этот объём, причём величина этих сил должна значительно превосходить атмосферное давление. На основе анализа большого количества предложенных ранее моделей шаровой молнии, в которых сжимающей силой считалась сила атмосферного давления, автор пришёл к заключению, что во всех этих случаях плотность энергии не превышала
100 кДж/м3. Автор проанализировал три модели шаровой молнии, авторы которых не отказываются от попыток объяснить высокий энергозапас шаровой молнии. Согласно модели Владимира Бычкова (Vladimir Bychkov) шаровая молния является отрицательно заряженной структурой из полимерных нитей. Анализ показывает, что энергия такой структуры запасается, главным образом, во внешнем электрическом поле, а силой, удерживающей систему от разрушения из-за кулоновского расталкивания зарядов, служит сила упругости полимерных нитей. По оценкам, при предельных значениях напряжённости электрического поля Е = 109 В/м, которую может выдержать изолятор, плотность энергии полимерной шаровой молнии может составлять около 107 Дж/м3. Герт Дайкхаус [11] считает, что силой, удерживающей вещество шаровой молнии, является обменное взаимодействие вырожденных электронов. Оно может возникнуть при плотности электронов выше 1,3×1027 м-3, при этом силы притяжения могут превысить силы кулоновского отталкивания одноимённых зарядов. По Дайкхаусу, электроны образуют вихревые трубки диаметром около 0,05 нм; вокруг этих трубок вращаются положительные ионы. Если принять суммарный заряд ионов равным 3 Кл, то рассматриваемая система способна накопить энергию до 3×109 Дж/м3 (в виде кинетической энергии ионов). В модели шаровой молнии, предложенной одним из авторов настоящей заметки [12], шаровая молния считается состоящей из положительно заряженного энергетического ядра и диэлектрической сферической оболочки. Ядро представляет собой упорядоченную структуру из ионов и электронов, движущихся в вакууме, а оболочка, скорее всего, состоит из воды. Ядро стремится расшириться, а оболочка благодаря неоднородности электрического поля – сжаться, при равенстве этих сил система будет находиться в состоянии динамического равновесия. Оценки показывают, что рассматриваемая система способна, в принципе, накопить энергию (в виде кинетической энергии ионов), плотность которой достигает 6×109 Дж/м3. Рассмотренные модели с различной долей успеха способны объяснить такие свойства шаровой молнии как особенности её движения, большое время жизни, электрические свойства, способность проходить сквозь стекло (с разрушением и без разрушения последнего).

Случаи взаимодействия шаровой молнии с оконными стёклами были рассмотрены в докладе Анатолия Никитина, Владимира Бычкова, Тамары Никитиной и Александра Величко. Авторы смоделировали процесс образования отверстий в стёклах благодаря локальному нагреву стекла проволочной спиралью. Они нашли, что в случае, если напряжения, возникающие в стекле, снимаются образованием одной или двух трещин, то при нагреве и последующем охлаждении стекла вокруг зоны нагрева образуется кольцевая трещина, очень похожая на трещину, оставляемую природной шаровой молнией. Показано, что для образования трещины требуется вложить в нагрев стекла энергию около 100 кДж. Обнаружено, что отверстие в стекле и диск, выпавший из стекла, всегда имеют конусообразную форму, причём конус обращён основанием к зоне нагрева. На основе моделей авторов (Бычкова и Никитина) предложен механизм нагрева шаровой молнией одной стороны стекла.