Кубанский Государственный Университет, sherbak w@pochta ru Вдоклад

Вид материала

Доклад

Содержание Наблюдаемые свойства шаровых молний Анализ свойств шаровой молнии Модель шаровой молнии Природа энергии шаровой молнии

Подобный материал:

• Кубанский государственный аграрный университет кубанский государственный технологический, 51.16kb.
• Интеграция учебных дисциплин на основе курса информатики рыкова Е. В., Рыков, 35.14kb.
• «Кубанский государственный университет», 318.15kb.
• «Кубанский государственный медицинский университет», 330.62kb.
• Использование маркетинговых технологий предприятиями малого бизнеса для обеспечения, 80.43kb.
• Кубанский государственный медицинский университет федерального агентства по здравоохранению, 821.27kb.
• М. А. Вартазарян; Министр здравоохранения Республики Абхазия, 315.87kb.
• «Кубанский государственный медицинский университет», 300.55kb.
• Л. Д. Вейсгейм Актуальность исследования, 533.26kb.
• Кубанский Государственный Университет Факультет Управления курсовая, 696.75kb.

ТРУДНО ОБЪЯСНИМЫЕ СВОЙСТВА ШАРОВОЙ МОЛНИИ

Щербак В.С.

Кубанский Государственный Университет, sherbak_w@pochta.ru


В докладе обсуждается наблюдаемое автором появление шаровой молнии (ШМ) внутри здания главной подъемной машины во время удара линейной молнии в электрическую сеть. Произведен анализ подобных сообщений в различных источниках. Отобрано 13 свойств ШМ неоднократно наблюдаемых свидетелями и описанных в различных источниках. Свойства ШМ обладать высокой энергией, не реагировать на сильный воздушный поток и проникать сквозь различные диэлектрические препятствия, неоднократно наблюдаемы, поэтому являются надежно доказанными. Именно эти свойства являются наиболее трудно объяснимыми. Приведены теоретические обоснования, указывающие, что все наблюдаемые свойства объясняет электромагнитная солитонная модель ШМ, в основе которой лежат ранее не известные свойства электромагнитного поля релятивистского магнитного ротатора (РМР).

Введение

Работая главным энергетиком в шахтоуправлении Фоминское треста «ША», однажды, во время летней грозы я находился в помещении главного подъёма, так как машинист-женщина боялась продолжать работу. Статор асинхронного электродвигателя был подключен к распределительной ячейке напряжением 6000 вольт. Во время работы подъёмной машины ударила молния в воздушную вводную линию. Помещение главного подъёма полностью обесточилось. В этот момент, у вводного борна двигателя, выше разделочной головки кабеля, возник светящийся, бурно «кипящий» плазменный шарик. Разделочная головка кабеля была залита битумом в эллипсоидной, лейкообразной металлической муфте, из которой выходили вверх три толстые медные изолированные жилы (рис.1). Средняя жила была выгнута к корпусу двигателя так, что через воображаемое сечение жил плоскостью, параллельной полу, можно было провести окружность радиусом (20-30) см. Именно в центре этой окружности возникла шаровая молния размером с теннисный шарик. Поверхность ШМ была равномерно покрыта вулканоподобными выпуклостями (10-20) штук. Казалось, что ШМ кипела: вершины выпуклостей выбрасывали плазму, изменяя свою высоту и место. Цвет поверхности ШМ был не однородный – белый, светло голубой и голубой. Яркость не высокая, подобно телевизионному экрану. В момент появления ШМ я смотрел в сторону двигателя и был свидетелем мгновенного возникновения ее в симметричном, по отношению медных жил, месте. Через 0,5 – 4 секунды ШМ тихо исчезла. Так как я видел плазму, пробой в области разделочной головки кабеля, то был уверен в разрушении изоляции и необходимости перезаделки головки кабеля. Однако, вызванный мной электрослесарь Сычев Андрей, тщательно обследовав кабель, заявил, что он цел и не нуждается в ремонте. Изоляция на медных жилах, вблизи места появления ШМ, не имела каких либо нарушений, признаков копоти, отсутствовал характерный запах. Это указывает на то, что в месте образования ШМ в воздухе возникла низкотемпературная плазма. Электрический пробой между жилами кабеля отсутствовал.


Наблюдаемые свойства шаровых молний


Десятки случаев, описанных в литературе [1, 2], указывают на способность ШМ проходить сквозь стекло. В некоторых случаях отсутствуют видимые повреждения, но чаще всего образуется отверстие или стекло покрывается мелкими сквозными отверстиями. Описан случай прохождения ШМ сквозь стекло обычной электрической лампы, после чего стекло покрылось сквозными отверстиями. Известен случай термического повреждения пленки и пластмассовой кассеты внутри закрытого объема фотоаппарата «Зенит». Описаны случаи прохождения ШМ через железную крышку электрической распределительной коробки и через алюминиевую обшивку самолета. В первом случае железная крышка покрылась множеством сквозных отверстий диаметром в десятые доли миллиметра. Во втором случае повреждений не было. Большое количество свидетельских показаний, подробно описанных в литературе [1,2], позво­ляют выделить ряд свойств ШМ, неоднократно повторяющихся в различных документах и поэтому обладающих высокой степенью достоверности:

1. Высокая плотность энергии — тысячи джоулей в кубическом сантиметре.
   
2. Аномально высокая удельная плотность энергии. Считается [2], что плотность ШМ не может быть больше плотности воздуха, поэтому энергия ШМ в единице массы на несколько порядков выше, чем у самых сильных взрыв­чатых веществ, что превышает теоретически возможные значения энергии для электронных связей.
   
3. Не взаимодействует с мощным воздушным потоком, имеющимся с наружной стороны самолета, причем ШМ наблюдались впереди, сбоку, на различных расстояниях от крыла, в местах, не имеющих турбулентного потока.
   

4. ШМ притягиваются к печным трубам, печным поддувалам, конфоркам, открытым форточкам, отверстиям водосточных труб, различным щелям.
   
5. Оставляют рваные раны на теле человека, стволах деревьев, разламывают на мелкие куски различные пластмассовые предметы: электрические счетчики, телефонные аппараты.
   
6. На расстоянии в несколько метров способны выплавить часть стекла в замкнутой алюминиевой рамке визирного отверстия фотоаппарата, нагревают кольца, надетые на палец.
   
7. Свободно проходят сквозь стекло, изоляцию проводов, не повреждая их, иногда испаряя или выплавляя не­большие отверстия.
   

8. Обычно не имеют теплового излучения.
   
9. Наблюдаются как светящиеся плазменные или излуча­ющие коронный разряд шары, иногда имеющие серый или черный цвет. В ряде случаев описаны прозрачные ШМ [3].
   

10. Часто наблюдается строго параллельное движение вдоль стен, земли, металлических поверхностей.

11. При разрушении ШМ слышен характерный щел­чок, взрыв, одновременно может происходить электричес­кий удар человека, иногда приводящий к смерти. На острых металлических предметах появляется электрическая све­тящаяся корона, описан случай, когда происходит мощ­ный разряд в землю.

12. Время жизни ШМ может составлять десятки секунд. Черные ШМ существуют несколько дней [3].

13. Способны возникать мгновенно внутри закрытых помещений на значительных расстояниях от окружающих предметов.

Остальные свойства ШМ, по количеству и качеству име­ющейся информации, не имеют высокой достоверности, считает автор.


Анализ свойств шаровой молнии


Свойство ШМ проходить сквозь диэлектрики, не повреждая их, указывает на внутреннее полевое строение ШМ, так как никакая плазма, кластеры или газовые образования не в состоянии проникнуть сквозь них. Мелкие отверстия, образовавшиеся после прохождения ШМ, указывают на наличие внутри светящейся области более мелких полевых образований, обладающих повышенной плотностью энергии.

Многочисленные рапорта военных летчиков указывают на способность ШМ не взаимодействовать с воздушным потоком, скорость которого достигает 700 метров в минуту. Ни элементарные частицы, ни плазма, ни кластеры не смогут противостоять такому воздушному потоку. Единственная материя, имеющая подобные свойства – это электромагнитное поле. Известен эффект поврежденного высоковольтного изолятора, когда при большой влажности вокруг него возникает коронный разряд в виде светящегося шара, не изменяющего своей формы во время бури. Только электромагнитное полевое строение ШМ объясняет ее способность не реагировать на сильный воздушный поток и свободно проходить сквозь диэлектрики.

Нагрев и испарение диэлектрика в отверстиях происходит по причине наличия в нем тангенциальных потерь зависящих от частоты и напряженности электрической составляющей поля в ШМ.

Из известных физических полей, через алюминиевую обшивку самолета может свободно проходить и совершать значительную работу только вращающееся магнитное поле.

В месте появления ШМ, свидетелем которого я был, никакого физического поля, кроме магнитного, возбужденного токами в трех жилах вводного кабеля, не было. Во время работы двигателя в медных жилах протекал ток статора промышленной частоты величиной 10 – 20 ампер. При ударе молнии в воздушную вводную линию в месте удара мог возникнуть ток до 10000 ампер и напряжение до 20000 вольт (при большем напряжении произошел бы пробой внутри кабеля). Образовавшийся в каждой жиле одиночный импульс напряжения вошел, в кабель подключенный к статору двигателя, и, двигаясь как в полосковой линии, достиг его конца. При различных длинах пути прохождения импульсов в каждой жиле образуется сдвиг фазы, что может привести к удвоенному напряжению между жилами. У лейкообразной муфты волновое сопротивление кабеля резко увеличивается, что так же приводит к повышению напряжения в импульсе. Но электрического пробоя между жилами кабеля не произошло. Изменяющееся магнитное поле не могло образовать шарообразный пробой воздуха в области, удаленной от медных жил, так как максимальная напряженность поля и наиболее слабое место для электрического пробоя находится между токопроводящими жилами, на поверхности раздела битума и воздуха. Именно тут, вблизи разделочной головки кабеля, обычно и происходит электрический пробой. Причиной появления ШМ являются динамические магнитные поля, образовавшиеся от токов в каждой жиле, но они не могли образовать плазму вдали от жил кабеля. Сдвиг фаз между передними фронтами импульсов тока в жилах, мог образовать вращающееся магнитное поле особой формы. По видимому, в месте появления ШМ возник полевой объект, солитон в виде вращающегося магнитного поля, полевой магнитный ротатор. Высокая частота вращения релятивистского магнитного ротатора (РМР) - электромагнитного солитона, согласно [4] приводит к появлению релятивистских эффектов. Как показано в [4, 7] значения постоянных диэлектрической и магнитной проницаемости на его поверхности асимптотически увеличиваются до бесконечности. Этот процесс повышает значение магнитной индукции в поверхностном слое ШМ до максимально возможных в природе значений и уменьшает напряженность электрического поля до нулевого уровня.

Наиболее загадочным свойством ШМ является ее электрический заряд. При движении ШМ он очень мал, так как в противном случае наведенный зеркальный заряд вызвал бы ускоренное движение ШМ к поверхности Земли и его разряд. Однако во время взрыва ШМ многочисленные наблюдения указывают на появление свечения на острых металлических выступах в виде коронного разряда. Фиолетовый цвет коронирующего разряда в воздухе указывает на постоянное направление электрического поля в нем. Данный факт показывает, что при разрушении ШМ появляется электрический заряд. Описан случай, когда ШМ приблизилась к металлическому стержню, забитому в ствол дерева и при ее разрушении возникла линейная молния между стержнем и Землей. Данное наблюдение является прямым доказательством появления значительного электрического заряда при разрушении ШМ. Описан случай, когда ШМ диаметром 4-5 сантиметров, плавно подплыла к спускающемуся с холма мотоциклу с коляской. При соприкосновении ее с металлической поверхностью руля произошел характерный щелчок, ШМ исчезла, двигатель самопроизвольно отключился. Свидетель, находившийся в коляске мотоцикла, обнаружил водителя, своего сына, мертвым. Смерть наступила от поражения электрическим током. В этом случае, при разрушении ШМ появился значительный электрический заряд, стекший через водителя в окружающее пространство.

Появление или исчезновение электрического заряда в замкнутой системе противоречит закону сохранения заряда. Появление дополнительного заряда, по мнению автора, объясняют уравнения Максвелла в гравитационных полях [5,6].

(1),

где , ρ – плотность заряда, γ – определитель трехмерного метрического тензора _,

Согласно выражению (1) для rot H как показано в [7], во вращающейся системе изменение напряженности электрического поля вокруг заряженного кольца можно добиться как изменением заряда кольца, так и изменением частоты его вращения. Анализ этих выражений показывает, что ускорение, возникающее при вращении, усиливает напряженность электрического поля вокруг заряженного кольца, так же как и дополнительный заряд. Внешние или внутренние силы, изменяющие значение центростремительного ускорения поверхности заряженного вращающегося кольца, вызывают изменение электрического смещения так же, как при изменении заряда в нем. При разрушении ШМ возникает отрицательное ускорение огромной величины, что проявляется как появление дополнительного заряда и увеличение внешней напряженности электрического поля.

Другое объяснение появлению высокой напряженности при взрыве ШМ можно дать, предположив, что внутри ШМ находится огромный заряд, экранированный высокой (стремящейся к бесконечности согласно [7]) диэлектрической проницаемостью ее поверхности. В этом случае, для компенсации радиальной составляющей напряженности электрического поля, должно возникнуть в ШМ поверхностное натяжение. Так как диэлектрическая проницаемость поверхности ШМ имеет огромную величину, то на нее действует электростатическая сила, направленная в центр ШМ и препятствующая ее разрушению. Возможно, оба релятивистских эффекта участвуют в строении ШМ.

Размер ШМ и «кипение» её поверхности указывают на сложные внутренние волновые электромагнитные процессы в СВЧ диапазоне. Теория и практика показывают, что изменяющиеся токи в медных жилах могли навести повышенное напряжение и явиться причиной электрического пробоя в разделочной головке кабеля или в воздухе между медными жилами. Плазменный долго живущий шар образовался в центре воображаемой окружности, на которой находились жилы кабеля, на значительном расстоянии от них. Объяснить данный факт простым сложением наведенных электрических полей не представляется возможным. Поэтому необходимо признать, что существуют условия, при которых в пространстве может образоваться долго живущий волновой электромагнитный объект – солитон, способный аккумулировать значительную энергию. Из теории сред известно, что для образования солитонов необходимо, чтобы среда была нелинейной, изменяла свои внутренние свойства - диэлектрическую и магнитную проницаемость (для электромагнитного солитона). Раздел электродинамики в общей теории относительности (ОТО) указывает на такую возможность. Так, согласно уравнениям Максвелла в гравитационных полях, возникающих при вращении, диэлектрическая и магнитная проницаемость вакуума увеличиваются с увеличением векторного гравитационного потенциала, который, при малых скоростях, численно равен центростремительному ускорению. Вакуум изменяет свои внутренние свойства, становится нелинейным, что является главным условием для появления устойчивых во времени электромагнитных солитонов различного вида. Более всего для модели подобного солитона подходит электромагнитное поле релятивистского магнитного ротатора (РМР).

Модель шаровой молнии

Модель ШM, в основе которой лежит вращающееся магнитное поле РМР, должна объяснить все вышеописанные ее свойства. Свойства ШМ 3—9 объяснимы при применении модели, имеющей мощную энергоемкую динамическую, электромагнитную структуру, обладающую периодическим движением электромагнитных полей в дециметровом или СВЧ диапазоне.

Свойство 4 указывает, что ШМ, как генератор электро­магнитных колебаний, наводит в резонаторах (трубы печ­ные, конфорки, щели и так далее) токи, возникают пондеромоторные силы между генератором и резонатором, что заставляет ШМ двигаться к ним.

Свойство 6 указывает на электромагнитную природу на­грева обручального кольца: плавление стекла визирного отверстия фотоап­парата может произойти только по причине высокочастотных потерь в диэлектрике, так как нагрев металлической оправы исключен из-за высокой теплопроводности и значительной массы алюминиевой оправы. Подобный эффект может произойти только при наличии мощного электромагнитного СВЧ поля. Наличие документальных фотографий ви­зирного отверстия и характер его плавления указывают, с высокой достоверностью, на наличие в ШМ мощного источ­ника электромагнитных колебаний.

Свойство 5 указывает на интенсивное испарение воды электромагнитным полем в СВЧ диапазоне, приво­дящее к рваным ранам на теле человека или стволе дерева.

Свойства 3, 7 исключают модели ШМ, построенные на основе химической, плазменной, кластер­ной теориях, так как мощный воздушный поток охладит и сме­тет любые не полевые образования. Остается возможность построения модели ШМ в виде локального сосредоточения электромагнитного поля в замкнутом объеме, обладающего высокой энергией. Эта модель ШМ не излучает инфракрасных лучей (свойство 8), свечение ШМ появится только тогда, когда параметры электрической составляю­щей электромагнитного поля достигнут значений, при кото­рых воздух начинает светиться (свойство 9).

Свойство 10 указывает, что на поверхности ШМ не имеется значительно­го заряда, в противном случае заряд наводил бы на проводя­щих поверхностях, стенах, земле зеркальный заряд, и ШМ с ускорением бы двигалась к нему. Параллельное движение ШМ объясняется наличием между различными поверхнос­тями и ШМ стоячей электромагнитной волны, расстояние между ними должно быть кратным половине ее длины.

Свойство 2 объясняется низким значением инерционной массы, которой обладает энергия электромагнитного поля.

Свойство 13 можно объяснить сложением электромагнитных полей, токов смещения от различных источников в результате чего, в определённом месте, напряженности и динамика полей создают условия для появления ШМ.

Единственное свойство 1 — высокая плотность электро­магнитной энергии, которая продолжительное время находится в замкнутом объеме, является проблемным вопросом элек­тродинамики, без ответа на который невозможно постро­ить модель ШМ. Существуют ли в природе другие объекты, имеющие высокую плотность электромагнитной энергии? Если учесть, что во всяком веществе часть инерционной массы приходится на долю электромагнитного поля, то лю­бой атом представляет собой объект, имеющий огромную плотность электромагнитной энергии. При ядерных реак­циях уменьшение, дефект массы вещества сопровождают­ся выделением значительной энергии. Тот факт, что эта энергия выделяется в виде электромагнитного излучения, явля­ется, по мнению автора, прямым доказательством электро­магнитной природы инерционной массы различных веществ.

Природа энергии шаровой молнии

Анализ свойств ШМ однозначно указывает, что в приро­де существует неизвестный науке способ накопления значи­тельных плотностей электромагнитной энергии. Модель та­кого накопителя, по мнению автора, должна содержать два обязательных элемента: круговой, замкнутый ток (магнитный диполь) и вращение магнитного поля с релятивистскими ско­ростями; при этом потери электромагнитной энергии на из­лучение и магнитное торможение должны отсутствовать. Согласно современным представлениям в физике, все виды энергии, в том числе и магнитное поле, должны иметь инерци­онную массу, прямо пропорциональную энергии и обратно пропорциональную квадрату скорости света. При вращении или прецессии магнитного диполя вок­руг оси, расположенной между полюсами, его энергия, подобно маховому колесу (маховику), должна увеличиться за счет появления момента импульса вращающейся инерци­онной массы магнитного поля. Данное представле­ние согласуется с уравнением магнитного ротатора [8]. Если магнитный момент m постоянен по величине и направлен перпендикулярно оси вращения ротатора, то:

(2)

где: С — скорость света, max — частота вращения ротато­ра. «J_m представляет собой некоторый момент количества движения электромагнитного происхождения» [8]. Увеличивая частоту вращения магнитного маховика — магнитного рота­тора (МР), момент количества движения электромагнитно­го происхождения растет пропорционально частоте вра­щения (2), а энергия - пропорционально квадрату часто­ты вращения (при постоянном радиусе магнитного махо­вика). Магнитный маховик вращающийся с релятивистскими скоростями РМР имеет на образующей постоянную линейную скорость – С, которую невозможно превысить. У такого маховика J_m остается постоянным, так как его радиус уменьшается, а энергия, подобно энергии фотона, увеличивается пропорционально увеличению частоты вращения. Теоретически, плотность энергии РМР ограничена наблюдаемой в природе частотой, поэтому может достигать плотности ядерных частиц, так как с увеличением частоты вращения занимаемый РМР объем уменьшается [4]. Данное свойство позволяет объяснить высокие значения внутренней энергии ШМ наблюдаемые в природе. Светящийся объект, состоящий из огромного количества микро-ШМ, связанных между собой синхронным вращением, может иметь сколь угодно высокую энергию. Эти образования должны быть связаны друг с другом динамическим электромагнитным полем в единый энергетический объект. Более подробно об электромагнитном поле РМР и синхронно связанной паре РМР в [4,7] и на сайте www.scherbakv.narod.ru

Выводы

Свойства электромагнитного поля РМР позволяют построить модель ШМ в виде разнообразных полевых солитонов, и их многочисленных скоплений, связанных синхронным вращением в единый энергетический объект. В основе этой модели лежит вращающийся с релятивистскими скоростями магнитный маховик - РМР. Модель в виде многочисленных РМР, связанных синхронным вращением в единый электромагнитный объект, позволяет объяснить все выше описанные свойства ШМ, а так же указывает на механический принцип (махового колеса) накопления энергии.


Литература

[1] — Д. Барри. Шаровая молния и четочная молния. М. Мир. (1983), с. 80.

[2] — И. П, Стаханов. О физической природе шаровой молнии. М.

Атомиздат.(1985).

[3] — Р. Ф. Авраменко. Шаровая молния в лаборатории. М.Химия (1994),

с. 184.

[4] - В.С.Щербак Энергия шаровой молнии, уникальные свойства релятивистского магнитного ротатора. Краснодар. Советская Кубань. (2003).

[5] — Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теория поля. М.Наука. (1988), с. 333.

[6] — К. Меллер. Теория относителъности. М. Атом.(1975), с.300, 274.

[7] – В.С. Щербак. Гравитационные силы и релятивистский магнитный ротатор. Труды Конгресса-2004.“Фундаментальные проблемы естествознания и техники”. Т.29.

[8] — В. Л. Гинзбург. Теоретическая физика и астрофизика. М. Наука.(1989),

с. 43.


Р
ис.1