Шаровая молния и её продукты. Гравиэлектромагнитный диполь

1.5. В.Рудановский

По версии Валентина Рудановского шаровая молния возникает следующим механизмом.

«Что они представляют из себя? Это может быть светящийся шар размером до 20—25 см любого цвета с хвостом или без него. Появление и исчезновение шара может быть беззвучным, а при его взрыве происходят разрушения, громкий звук и запах серы. Естественно, здесь имеется в виду не запах просто серы, которая не пахнет, а запах продукта горения серы, который имеет резкий запах – сернистый ангидрид, окись серы. Здесь стоит обратить внимание на возникшие условия для синтеза сернистого ангидрида из кислорода. Атомный вес кислорода = 16 единиц, молекулярный вес кислорода =32 единицы, атомный вес серы = 32 единицы. Т.е. молекула кислорода равна атомному весу серы и в определенных условиях температуры и давления возможно перестроение молекулы кислорода в атом серы. Это одна из разновидностей синтеза атомов веществ. Можно предположить, что возможен и обратный синтез, который может разложить твердую серу в газообразный кислород. Далее, учитывая что грамм – молекула кислорода имеет объем 22,4 литра, а грамм-молекула серы – 0,016 литра, то очевидный переход кислорода в серу приведет к уменьшению объема в 1400 раз!!! Возникают условия вакуумного удержания массы заряда и уплотнения оболочки шара.

Плотность шаровой молнии приблизительно одинакова с плотностью воздуха, что позволяет ей витать в воздухе и переноситься потоками воздуха. По этой причине, любые возмущения воздуха от того, что Вы машете руками, может создать дополнительный турбулентный поток воздуха, который не оттолкнет шаровую молнию, а наоборот, ее притянет к Вам. И это может обернуться бедой. Как замечено, шаровая молния стремится к металлическим предметам. Этому можно дать такое объяснение. Так как шаровая молния представляет собой электрический заряд высокой плотности, то он будет притягиваться к любым заземляющим устройствам (взаимодействие зарядов имеет силовую характеристику), особенно с острыми концами и разряжаться на них, теряя разряд (тлеющий разряд) – это тихое исчезновение шаровой молнии. При отсутствии острых концов у заземлителя (заземления), соприкосновение шара с ним вызывает «короткое замыкание» – разряд молнии со звуковым сопровождением. На движение шаровой молнии может влиять и магнитная связь между движущимся электрическим зарядом и любым магнитным материалом (любая сталь) или наведенным магнитным полем электропроводки, так как вокруг электропроводки всегда существует магнитное поле, возникающее от прохождения электрического тока. Чем больше ток в проводке, тем сильнее магнитное поле вокруг нее.

Как же происходит возникновение шаровой молнии?

Если посмотреть на строение молнии, то можно увидеть множество разветвлений, изломов и изгибов. Хочу обратить внимание именно на изгибы, которые можно считать… частью витка. В основах электротехники очень много внимания уделено именно витку – проводнику электрического тока. Так, при пропускании электрического тока через виток, он образует магнитное поле, а при пересечении магнитного поля витком или изменения его по значению, в нем образуется электрический ток и силовое отклонение витка. На этом принципе основана работа всех генераторов и электродвигателей – очень известный факт.

При прохождении разряда (электрического тока молнии) через изгиб линии молнии, происходит образование кратковременного магнитного поля. Этот магнитный импульс поддерживает ток разряда и замыкает его во вращающееся кольцо с хвостиками, которое быстро стягивается в шар внутренним «вакуумом». Так образуется шаровая молния. Из этой схемы возникновения шаровой молнии можно представить и ее строение. Это сильно ионизированная плазма (плазменный газ), несущая объемный отрицательный заряд, который в своем движении образует магнитное, которое поддерживает «жизнь» заряда. В электротехнике эти явления взаимосвязи называются индукцией и самоиндукцией. Энергия шаровой молнии может зависеть как от ее размеров, так и от плотности заряда, который уменьшается с увеличением размеров шаровой молнии. Величина взрыва зависит во многом от величины заряда и скорости разряда (взрыва), который очень высок – выше скорости детонации взрывчатых веществ. Можно привести пример горения взрыва пороха. Порох, горящий открытым пламенем практически не издает шума. Порох, горящий в оболочке, создает большие давления, температуру, скорость горения порохового заряда. Он разрывает оболочку с сильно концентрированной энергией в виде взрыва.

Обратим внимание на излучаемый свет – энергию, которая расходует свои внутренние ресурсы заряда. Мы видим шаровую молнию, пока она излучает световую энергию. Но это не означает, что ее существование полностью исчезло, если мы ее не видим. Она может излучать невидимый спектр, о чем говорят спектрограммы. Практически одновременно могут существовать видимые и невидимые формы шаровых молний. Поэтому, как говорят некоторые очевидцы, что шаровая молния неожиданно появилась и исчезла без взрыва, они видели такую молнию, которая перешла в спектр невидимого излучения и затем полностью расходовала свою энергию на ионизацию окружающей среды. Теперь представим, что в результате образования линейной молнии, образовались несколько невидимых шаровых молний, которые хаотично разлетелись в разные стороны. Их движение образуют ионизированные каналы сложных траекторий. Очередная линейная молния может пройти именно по некоторым из этих каналов – по пути наименьшего сопротивления. Образовавшиеся петли и витки в линейной молнии создают шаровые молнии больших энергий – уже светящиеся и не светящиеся. Ионизированный вокруг шаровой молнии воздух может тоже светиться».

1.6. Н. Тесла

Н. Тесла получил «плазмоид Теслы» в 1899 году в собственной лаборатории в Колорадо-Спрингс в присутствии известного писателя Марк Твена.

«Никола, да ведь это самая настоящая шаровая молния!» – воскликнул он с изумлением.

– Нет, Марк, не совсем, – задумчиво произнес изобретатель. – Мне кажется, что я научился получать что-то похожее, но не совсем. Вот смотри, – Тесла ткнул в один из шариков металлической спицей.

Раздалось легкое шипение, и шарик растекся вокруг спицы, образовав нечто, напоминающее экзотическую грушу.

– Видишь, Марк, эта штука устойчива и эластична. А знаешь, как ведет себя настоящая шаровая молния? – Тесла на минуту задумался и стал цитировать (на родном языке) без всяких видимых усилий: — «Огнь на землю пал по дворам многим, и на путех, и по хоромам, аки кудели горя, и люди от него бегали, а он катается за ними, а никого не ожег, а потом поднялся в облаци».

Он производил эти плазмоиды величиной с футбольный мяч, держал их в руке, затем укладывал в коробку, закрывал крышкой и вынимал их оттуда. Это были совершенно стабильные мерцающие структуры, сохранявшиеся минутами, это была технология освобождения кластера газоподобного электрического эфира из вещества в форме круглых «плазмоидов Теслы» в свободном пространстве, которую он описал в своих Дневниках 1899—1900 г.г., но тайну шаровой молнии он таки не постиг.

Очень интересовала изобретателя и поразительная способность его круглого электричества проникать через узкие отверстия и даже щели. Однако уже известно, что реальной шаровой молнии проще пройти своим вихревым полем через стекло, чем проистекать через капиляр. В этих исследованиях Тесла массово использовал свои загадочные «шарики электричества», которые хотя и деформировались при прохождении щелей, всегда вновь восстанавливали свою сферическую форму после выхода в свободное пространство. Тесла рассказывал, как он с близкого расстояния наблюдал поразительный процесс «переливания круглого электричества» размером с крупное яблоко через горлышко пивной бутылки. В другой раз изобретатель описывал, как «шаровая молния» прошла в комнату через трещину в стекле, отделяющем «приемник молниевых разрядов» от остального помещения, сплющившись, так как размер ее был больше размеров трещины.

Очень занимал изобретателя и световой поток, испускаемый своей «шаровой молнией». Ведь в самом начале Тесла предполагал добиться устойчивости свечения своих плазмоидов и использовать их для освещения в полевых условиях вместо факелов, фонарей, прожекторов и осветительных ракет. Однако многочисленные эксперименты убедили его, что добиться светимости шариков электричества более двух сотен свечей практически невозможно, а на пятидесяти-свечевые плазмоиды в сумме приходится более половины наблюдений. Таким образом, получалось, что, говоря современным языком, световой поток от шаровой молнии Теслы в среднем был сравним с тем, который испускает стоваттная электрическая лампочка.

В большинстве случаев плазмоиды Теслы, возникающие вблизи выходных шарообразных контактов с большой массой «электроразрядной системы» колорадской лаборатории, представляли собой сферические или грушевидные образования диаметром 15—20 сантиметров. Возникали шаровые молнии Тесла вблизи конечного участка канала линейных молний между медными шарами «молние-приемника» и заземленными листами пола лаборатории.

Тесла считал, что многие явления, происходящие с его «круглым электричеством», можно объяснить тем, что вещество такой «шаровой молнии» отчасти похоже на жидкость: оно обладает поверхностным натяжением и не смешивается с окружающим воздухом. Такие рассуждения Теслы очень похожи на выводы Б. Франклина и М. Фарадея о статическом электричестве, а также с реальными процессами рождения заряда электрического потенциала из зёрен-электропотенциалов, порождаемых поляризацией любого кластера вещества и распределённых в основном на его поверхности – «смоляное и стеклянное» электричество.

Но самое удивительное свойство «круглого электричества», обнаруженное изобретателем, было в том, что, излучая свет, этот плазмоид почти совсем не излучает тепло – «холодное электричество». Судя по наблюдениям, и в колорадской лаборатории, и в Нью-Йорке, не может быть и речи о температуре в тысячу или тем более в несколько тысяч градусов.

Ну и, конечно же, изобретатель не мог обойти стороной опыты по физиологическому действию шаровой молнии. Здесь у нас в очередной раз весьма противоречивые сведения. С одной стороны, имеется немало свидетельств, что «полунатуральные шаровые молнии», получаемые в Колорадо-Спрингс, вполне могли причинить сильную травму или даже убить человека. Местные жители рассказывали приезжим корреспондентам, что однажды со штыря «молние-приемника» сорвался шар плазмоида, скатился по крыше лаборатории и, коснувшись распряженного коня, поразил его насмерть. Тесла также не отрицал, что физиологическое действие шаровой молнии, как правило, сводится к поражению током. Более того, он тщательно разработал правила безопасности «производства плазмоидов», и за все время опытов ему успешно удавалось избегать несчастных случаев.

С другой стороны, полностью искусственные плазмоиды, получаемые изобретателем в нью-йоркской лаборатории, были, судя по всему, настолько безвредны, что Тесла разрешал играть с ними своим гостям. Столь разное воздействие вызывает, конечно, законное недоумение. Сам Тесла считал, что причина этого заключена не в самой шаровой молнии, а в электрическом состоянии окружающих ее предметов.

Из его модели атмосферного электричества следовало, что во время грозы на отдельных участках поверхности земли и находящихся на ней предметах могут находиться «значительные заряды» (значительные заряды чего – электрического напряжения, электростатического эфира или электронов?). Часть их нейтрализуется при ударах молнии, а шаровая молния обладает свойством снимать с проводников остатки накопленного электричества. При контакте шаровой молнии с заряженным напряжением проводником в нем возникает кратковременный импульс тока, при котором заряды, проходя через шаровую молнию, рассеиваются в воздухе. Сама шаровая молния в этот момент распадается, что и воспринимается наблюдателями как взрыв.

Изобретатель считал, что энергия, выделяющаяся при взрыве, не имеет никакого отношения к энергии, запасенной в самой шаровой молнии. Энергия накапливается в заряженных проводниках, а шаровая молния служит лишь для освобождения этой энергии. Именно с этой точки зрения Тесла объяснял, почему контакт шаровой молнии с предметами иногда нейтрален. По его схеме это просто означало, что проводник не был заряжен. А так как человек не воспринимает «плотность эфирного электричества» своими органами чувств, то он ничего и не знает о плотности зарядов на окружающих телах. Поэтому столь неожиданным и кажется поведение шаровой молнии при непосредственном столкновении с плазмоидом. Отсюда и следует, что в отсутствие зарядов встреча с шаровой молнией безопасна.

В нью-йоркской лаборатории Теслы генерацию «электрических шариков» всегда сопровождала работа резонансных трансформаторов Теслы. Получается, что полностью искусственные плазмоиды буквально плавали на волнах микроволнового излучения, непрерывно поглощая и переизлучая энергию. При этом они вели себя как квазинейтральные образования, с которыми можно было играть, как с теннисными шарами.

1.7. Бурлуцкий Д. С.

Бурлуцкий Д. С. и Калеева Ж. Г. из ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», Оренбург, в работе 11– «Изучение явления возникновения шарового электрического разряда под действием СВЧ-излучения на металлических и графитовых стержнях» – указали, что по описанным свойствам этого разряда он напоминает шаровую молнию.

При помещении в камеру сверхвысокочастотного излучения (длина волны один сантиметр) горящей зубочистки, воткнутой в пробку, от пламени горящей зубочистки отлетало множество кратковременных искр, вспышек. Однако углеродсодержащий пепел от горящего дерева, из которого была изготовлена зубочистка, является отличным проводником, способным взаимодействовать с СВЧ-излучением. Замена зубочистки на графитовый стержень диаметром 0,5 мм (в качестве безопасности накрытого химическим стаканом) привела к тому, что при установлении максимальной мощности микроволновой печи на конце графитового стержня появился яркий шаровой разряд12 диаметром порядка 1 см и стал увеличиваться в размерах. При этом образование разряда сопровождалось звуками потрескивания, жужжания, характерного для некоторых ламп дневного света. Образовавшийся на кончике графитового стержня шаровой разряд быстро увеличился в объеме до примерных визуальных размеров куриного яйца (~5 см), отделился от кончика графитного стержня, и, поднявшись до самого верха химического стакана, начал самостоятельное автономное существование. При этом сам графитовый стержень докрасна раскалился, а основание пробки обуглилось, появился едкий запах озона. Поверхность химического стакана также нагрелась таким образом, что вода при попадании на неё, испарялась в течение нескольких секунд. Образование и отделение шарового газового разряда под действием электромагнитного излучения магнетрона микроволновой печи заняло 5—7 секунд. В случае горизонтального расположения графитового стержня образование шарового разряда не наблюдалось. Отсюда графитовый стержень выполняет функцию антенны по поглощению сверхвысокочастотного электромагнитного излучения магнетрона, конвертируя его в шаровой электрический разряд. При сохранении вертикального положения и замены материала «антенны», поглощающей, а затем излучающей СВЧ-излучение в виде энергетического сгустка – шарового электрического разряда на металлическую иглу с размерами (диаметр ~0,5 мм, длина ~4,5 см) полученные эффекты появления шарового разряда имели некоторые отличия. В каждом из шести проведенных опытах шаровой разряд, образовавшийся на острие металлической иглы, не отделялся он неё и имел один сантиметр в диаметре. В процессе проведения серии опытов выяснилось, что в камере сверхвысокочастотного излучения графитовые стрежни заостряются со стороны, на которой возникает разряд порядка 5 см в диаметре, причем разряд отделяется от стержня и может двигаться самостоятельно. На металлической игле возникает разряд меньшего диаметра, который не отделяется от нее, а задерживается магнитным полем, возникающим у иглы. Намагниченность иглы сохраняется после завершения опыта. Образование разряда происходит с выделением теплоты и образованием озона, электроскоп показывает наличие электрического заряда в момент контакта шарового разряда с металлической сеткой, соединенной с электроскопом. В целях определения химического состава полученного шарового разряда было проведено установление его спектрального состава, при этом спектроскоп зафиксировал и сфотографировал спектральные линии, обозначившие присутствие в шаровом разряде кислорода, водорода и гелия.

Продукты такой шаровой молнии

С помощью такого шарового разряда путём его воздействия на различные материалы известного состава и свойства получали другие продукты и с другими свойствами. Так, например воздействие шарового разряда на мелкие кусочки чугунного магнита соединённые между собой магнитным притяжением, установленные на термостойкой керамической подставке, привело к их сплавлению в цельный кусок чугуна (температура плавления 1200° C) с превращением ферромагнетика в парамагнетик после прохождения температуры Кюри и потерей магнитных свойств. Аналогичным образом проходило сплавление механически размельчённого в порошок гранита (температура плавления 1000 °С).

При изучении образцов использованного графитового стержня с помощью микроскопа было обнаружено изменение структуры поверхности графита, подвергшегося воздействию мощного термоудара с появлением микроскопических вкраплений кристаллов белого цвета, имеющих форму октаэдра, а также были обнаружены белые, хрупкие, нитевидные и сетковидные структуры. Объяснить их появление также можно с точки зрения метода академика Б. В. Дерягина.

«Сущность метода заключается в том, что при определённых условиях (насыщенность объёма пространства углеродом, высокая температура, затравочные частицы кристаллического углерода) рост кристаллов алмаза возможен и при атмосферном давлении. При этом возможно образование нитевидных кристаллических структур».

Итак, проведённые опыты открывают новые перспективы в создании принципиально новых технологий синтеза алмаза, а также разнообразных молекулярных структур графита. Выдвинута гипотеза об образовании на графитовых образцах в результате плазменного термоудара шаровым разрядом таких модификаций графита, как углеродные нанотрубки и фуллерены. Подтверждение данных предположений позволило бы значительно удешевить производство указанных продуктов, столь необходимых в индустрии нанотехнологий. Исследованиями в области создания новых молекулярных структур углерода, а также экспериментами по практическому применению шарового электрического разряда и теоретическому обоснованию его физической природы занимается Лаборатория плазмо-термического синтеза при Российском университете дружбы народов, возглавляемая Д. Бурлуцким.

В рамках изучения явления взаимодействия шарового разряда и вещества была проведена серия экспериментов, связанных с разработкой синтеза материалов (в том числе минералов) на основе подбора необходимого состава порошковых смесей (шихт) путём сплавления ряда составных химических веществ. Техника сверхвысокочастотного, плазмотермического получения рубина, выбранного в качестве цели экспериментального опыта по причине простоты его химического состава, предполагала использование шихты оксида алюминия и трёхвалентного оксида хрома в пропорциях 9:1, которая была помещена в термоустойчивую керамическую посуду. В процессе воздействия шаровым разрядом (порядка 6—8 секунд) шихта раскалялась до красна, происходило чрезмерное нагревание керамической термоустойчивой чашки, на которой было заметно движение не успевшей раскалиться части шихты. После просеивания продуктов эксперимента было обнаружено большое количество кристаллов красного цвета порядка 2—3 мм. Проверки полученных кристаллов, проведенные по Шкале Мооса, показали, что полученные кристаллы (фото 9) соответствуют по твёрдости 9, той же, что и природные рубины.

Фото 9. Кристаллы красного цвета (рубины), как продукты обработки шаровым разрядом шихты оксида алюминия и трёхвалентного оксида хрома в пропорциях 9:1

Была проведена серия опытов с экспериментальным подбором пропорций составных веществ изменением в целях наиболее успешной и быстрой кристаллизации. Следует признать большое сходство минерала, созданного в результате контакта с шаровым разрядом и природного рубина.

Успешные опыты по синтезу искусственного рубина позволили продолжить эксперименты по созданию других искусственных минералов. Ввиду простоты химического состава и доступности исходных веществ следующими минералами, которые было решено синтезировать, были сапфир и изумруд. Технология осталось той же самой. Изготавливалась шихта из исходных веществ, входящих с состав искомого минерала, которая помещалась в керамическую чашку. Графитовый стержень устанавливался непосредственно в шихте. При включении СВЧ-генератора в экспериментальной камере появлялся шаровой разряд, который ввиду высокой температуры сплавлял исходные вещества, синтезируя тем самым необходимый минерал. В процессе синтеза сапфира были использованы следующие составные элементы: оксид алюминия, оксид железа, а также оксид титана. Определённая сложность заключалась в выборе оптимальных пропорций составных веществ, в особенности оксида титана, поскольку при недостаточном перемешивании шихты оксид титана восстанавливался до металлического титана, и в шихте образовывались сплавленные титановые шарики. В ходе отработки техники эксперимента эта проблема была устранена. Возникновение сплавленных, идеально шарообразных, сверхмалых образований титана открывает возможность создания технологии производства титановых подшипников, столь малых, что они смогут применяться в различных образцах высокоточной техники.

Некоторые сложности возникли с поиском реагентов для синтеза изумруда, а именно – оксида бериллия, который был, тем не менее, получен опытным путём из минерала берилла, состоящего так же из оксида кремния, тоже входящего в состав изумруда. Также в состав исходной шихты входили оксид алюминия и хрома с небольшими примесями оксида железа. Состав шихты, использовавшейся в синтезе изумруда, был следующим: оксид бериллия – оксид алюминия – оксид кремния – оксид хрома – оксид железа находились в пропорциях 13:18:65:2:2. В ходе экспериментов по получению минералов самые большие кристаллы оказались у изумруда, что связано с наименьшей долей в составе шихты тугоплавкого оксида хрома.

В процессе решения поставленной исследовательской задачи было экспериментально доказано появление шарового разряда в условиях микроволнового, сверхвысокочастотного излучения сантиметрового диапазона, определены некоторые его физические параметры и особенности поведения в зависимости от условий эксперимента. Высокая температура, появляющаяся при возникновении электрического шарового разряда так же применялась для изучения физических свойств некоторых веществ (гранит, древесная смола, графит, перенасыщенный раствор NaOH, порошковые смеси разного химического состава), что позволило обнаружить ускоренную кристаллизацию раствора, образование твердых пород из пыли и смолы, а также появление новых структур на поверхности образцов графита (которые в соответствии с теоретическими выводами академика Б. В. Дерягина могут оказаться алмазами). При обработке шихты (смеси порошков) оксида алюминия и трёхвалентного оксида хрома в пропорциях 9:1 электрическим шаровым разрядом были получены кристаллы, которые по шкале Мооса соответствовали твердости 9, что соответствует твердости кристаллов рубина. В процессе экспериментов также были получены кристаллы сапфира и изумруда.