Загадки молний

В последнее время в научной и научно-популярной литературе широко обсуждаются явления разрядов в атмосфере в виде линейных и шаровых молний, так как многие свойства молний до сих пор остаются весьма странными и загадочными. " Поведение" молний, по мнению ряда авторов, порой вообще лежит " за гранью законов науки", а те явления, что связаны с исчезновением шаровой молнии диаметром 10—20 см и иногда сопровождающиеся взрывом с выделением энергии 1 МДж и более, должны быть отнесены к разряду чудес [1]. К настоящему времени накоплен обширный фактический материал на основе прямых исследований линейных молний и специальных опросов населения о наблюдениях шаровых молний. Обзор этих материалов изложен в цикле статей [2—5], а большая серия фотографий молний, сделанных в различных условиях, приведена в [б].

Обработка накопленных материалов показала, что в явлениях, связанных с молниями, исследователи, по сути дела, до сих пор не объяснили еще многих загадок. В частности, если молния является разрядом, то почему он происходит при очень низких напряженностях электрических полей? Почему молнии бывают длиной 100 километров и более, и почему они никогда не бывают короче сотен метров? Для объяснения свойств шаровых молний приходится прибегать к различным гипотезам: на разных этапах это была электростатическая теория, плазменная, кластерная, электромагнитная и так далее. В [2] дана исчерпывающая классификация свойств шаровых молний. В [3] приведен оригинальный взгляд на шаровую молнию, как на некий " орех", содержащий положительное " ядро" и нейтральную " скорлупу" из ионов. В [4] предложена резонаторная электромагнитная модель шаровой молнии, согласно которой в ней удается сконцентрировать и " законсервировать" электромагнитное излучение, в частности свет. Однако до сих пор остаются открытыми самые важные вопросы: какова связь между линейной и шаровой молниями и чем объясняется порой огромная энергия шаровой молнии, хотя обычно ее диаметр не превышает 0, 5 м. В связи с этим возникла необходимость подойти к проблеме молний несколько с иных позиций, отвлечься от всего разнообразия их загадочных проявлений в природе и воссоздать непротиворечивый портрет " идеальной" молнии, опираясь только на известные законы природы. Постараемся сделать это, последовательно развивая идеи Ломоносова и Франклина о том, что молния — это длинная электрическая искра в атмосфере. При этом необходимо учесть, что эта искра рождается и развивается в объемно-заряженной среде. Воздействие объемного заряда на развитие электрического разряда в такой среде было исследовано в [5, 7]. Объемный заряд создавался либо пучком электронов из ускорителя [5], либо с помощью введения в среду заряженных аэрозолей [7]. В обоих случаях было обнаружено существенное различие в закономерностях развития разряда в заряженных и незаряженных средах. Эти методики открывают дорогу к значительному прогрессу в познании природы молний. Поэтому далее основное внимание уделено той роли, которую играют в развитии молнии объемные заряды.