Приключение великих уравнений

10 сентября 1861 года пассажиры одного из французских поездов заметили на проводе телеграфной линии красный шар величиной с кулак. Добравшись до столба, шар переломил его пополам и исчез.

Июньским днем 1914 года шаровая молния взорвалась на веранде небольшой гостиницы в немецком городе Ганенклее. Звук напоминал пушечный выстрел и сопровождался дребезжанием электрических звонков и порчей электропроводки. Свет погас.

Наконец, весьма интересная маленькая заметка, опубликованная 5 ноября 1936 года английской газетой "Дейли Мейл" в разделе "Письма редактору":

"Сэр! Во время грозы я видел большой раскаленный шар, спустившийся с неба. Он ударил в наш дом, перерезал телефонные провода, зажег оконную раму и затем исчез в кадке с водой, стоявшей под окном. Вода кипела затем в течение нескольких минут, но когда она достаточно остыла, чтобы можно было поискать шар, я ничего не смог обнаружить в бочке.

У. Моррис. Дерстоун, Херфордшир".

Основываясь на всех этих данных, можно в приблизительных чертах набросать "портрет" шаровой молнии.

Шаровая молния - прежде всего не всегда шар. Иногда форма ее грушевидная или вытянутая. Размеры - примерно 10 - 20 сантиметров, иногда - до нескольких метров. Цвет от ослепительно белого до оранжево-красного. Не исключены голубые и зеленые оттенки, а также смешанная раскраска ("шарик мороженого с красной верхушкой"). Время существования - от нескольких секунд до нескольких минут.

Есть ли у нас возможность оценить энергию молнии? Для этого имеются два "свидетельских показания": одно - из газеты "Дейли Мейл", другое - сообщение пассажиров французского экспресса. В первом случае молния попала в бочку с водой, стоявшую на улице в ноябре. Температура воды, таким образом, может быть грубо определена. Вода была нагрета до кипения, ее было, как выяснилось, около двадцати литров, причем некоторое количество - около четырех литров выкипело. Молния была размером "с большой апельсин", шар не упал с неба, а, как указывает автор заметки, "спустился". Следовательно, плотность вещества шаровой молнии лишь немного больше плотности воздуха (иногда молнии "плавают" в воздухе - тогда их плотность равна плотности воздуха). Воздух в объеме большого апельсина весит примерно десятые доли грамма. Предположим, что молния весила один грамм. Подсчет прост. Какова должна была быть температура тела массой в один грамм, чтобы оно могло нагреть 20 литров воды с 10 до 100 градусов и испарить четыре литра воды? Расчеты тоже просты. Но тем неожиданней результат. Оказывается, температура такого тела должна составлять несколько миллионов градусов!

Энергия молнии, в соответствии со столь же элементарными подсчетами, оказывается не столь уж колоссальной. Если температура поражает своей большой величиной, то энергия - скорее своей незначительностью. Она составляет величину порядка трех киловатт-часов, в переводе на деньги - около 12 копеек. Лишь 12 копеек стоит энергия, содержащаяся в столь странном, пугающем и непонятном шаре!

Можно подойти, правда, к вопросу об энергии шаровой молнии и с другой стороны. Вспомним для этого телеграфный столб, который переломила молния. Для подрыва столбов диаметром 20 сантиметров с помощью толовых шашек используют шашку весом 400 граммов. Если пойти таким путем, то можно оценить энергию молнии, как величину, содержащуюся в 10 - 20 килограммах толового заряда. Примерно такого масштаба разрушения мы и находим в большинстве описаний, касающихся шаровой молнии.

Но вот плотность энергии - величина энергии, приходящаяся на единицу объема шара, у молнии в сотни раз больше, чем у тола, - это уже величина рекордная, не достижимая ни в каких сделанных руками человека сохраняющих электроэнергию устройствах. Аккумулятор, например, в тысячи и тысячи раз менее емок. Грандиозным приобретением для человечества был бы аккумулятор нового типа с характеристиками, подобными свойствам шаровой молнии. Тогда, имея запас "топлива" всего лишь, скажем, в чемодан величиной, самолеты могли бы преодолевать многие тысячи километров без посадки, космические путешественники, как говорится, и в ус не дули бы, имея такие запасы энергии в своем распоряжении. А городской транспорт! Какого он мог бы достигнуть расцвета, если бы электромобили имели в качестве аккумуляторов что-нибудь, хоть отдаленно напоминающее по аккумулирующим свойствам шаровую молнию! Ведь основное препятствие, из-за которого жители больших городов и по сей день не могут освободиться от шумных и вредных для здоровья аппаратов - автомобилей с бензиновыми двигателями, это отсутствие достаточно емких электрических аккумуляторов, ограничивающее скорость и пробег электромобиля без подзарядки.

И эти перспективы, и ущерб, причиняемый шаровой молнией, да и извечная страсть человечества к решению головоломных задач, то и дело встающих на его пути, заставляют нас взвешивать все новые и новые предположения, касающиеся природы шаровой молнии. Такие предположения очень многочисленны, насчитываются сотнями, и это верный признак того, что мы еще очень далеки от познания тайны.

Практически любая теория возникновения шаровой молнии содержит в себе некие противоречия, не поддающиеся пока еще убедительному разрешению. Приведем несколько примеров:

Шаровая молния - это горящие клубки газа (так считал еще Франсуа Араго) или каких-то гремучих смесей, образовавшихся при разрядке "обычной", линейной молнии. Противоречие: в этом случае молния должна была бы быстро "выгореть". Согласно расчетам молния должна была бы исчезнуть через десятые доли секунды, а она иной раз живет целые минуты.

Шаровая молния - это образование, вызванное созданием при ударе обычной молнии газообразных химически активных веществ, которые горят в присутствии катализаторов, например частичек дыма или пыли (известный советский физик-теоретик Яков Ильич Френкель). Предположение противоречит общеизвестным фактам - науке неизвестны вещества с такой колоссальной теплотворной способностью, которой обладает вещество шаровой молнии.

Шаровая молния - клубок горячей плазмы (немецкий физик А. Мейснер), бешено вращающийся за счет некоего начального импульса, данного сгустку материнской, линейной молнией. Противоречие с известными фактами то же: расчеты показывают, что и эта теория не в состоянии объяснить длительного существования шаровой молнии и ее грандиозной анергии.

Известный советский электротехник Г. И. Бабат в первые месяцы Великой Отечественной войны, производя в нетопленой лаборатории эксперименты над высокочастотными токами, неожиданно для себя получил... искусственную шаровую молнию. Когда потенциал между электродами на кварцевой трубке внезапно возрос, из трубки со страшной скоростью вырвалось огненное кольцо, удивительно напоминавшее шаровую молнию.

Бабат разработал на основе этих экспериментов еще одну теорию шаровой молнии, основанную на том, что центростремительным силам, стремящимся разорвать огненный шар на куски, противостоят появляющиеся на большой скорости вращения силы притяжения между расслоившимися зарядами.

Шаровая молния - объемный колебательный контур (академик П. Л. Капица). Сравнив шаровую молнию с облаком, образовавшимся после атомного взрыва и "высвечивающимся" в течение десятка секунд, Капица пришел к выводу, что молния высвечивается в сотую долю секунды. Раз этого не происходит, молния постоянно должна получать энергию со стороны. Молния улавливает радиоволны, возникающие во время грозовых разрядов. Теория изящно объясняет отмечаемое многими исследователями и случайными наблюдателями пристрастие молнии к всевозможным трубам и дымоходам - они являются для молнии волноводами, каналами для передачи энергии. Противоречие - рассказ очевидца из газеты "Дейли Мэйл": там молния продолжала испарять воду в кадке с водой, уже "утонув" в ней. В этом случае (т. е. коснувшись воды) молния уже не смогла бы быть объемным резонатором и получать энергию в виде радиоволн. Однако раз вода кипела, значит энергия откуда-то все-таки поступала.

Американской исследовательской фирмой "Бендикс" построена установка, на которой можно получать небольшие плазмоиды, напоминающие шаровую молнию, и выстреливать их из сопла установки со скоростью порядка двухсот километров в секунду. Это сразу же навело исследователей на мысль об использовании плазмоидов в качестве нового "х-оружия". Стрельба шаровыми молниями, по мнению создателей установки, будет наиболее эффективной в космических военных операциях - в космосе, на иных планетах. Это особенно злободневно, по мнению исследователей, в связи с недавним запретом использования в космосе ядерного оружия. Работы продолжаются.

Шаровая молния - это встреча антивещества, прибывшего из неизведанных далей Вселенной, с веществом, например с пылинкой. Эта широко распространенная гипотеза может объяснить почти все - и все потому, что "подробности" возможной встречи нами пока не изучены и здесь можно предполагать что угодно. Однако остается противоречие: почему шаровые молнии встречаются чаще всего во время гроз? Ведь, исходя из общих соображений, если и попадает на землю антивещество, то попадает оно независимо от того, неистовствует в это время в данной местности гроза или нет. Предположение же о том, что и сами грозы обусловлены антивеществом, пока поддержки не получило.