Прохождение шаровой молнии сквозь стекло

О существовании шаровых молний знают почти все, а многие даже видели их. Однако суть этого явления все еще не установлена окончательно. Молнии часто появляются ниоткуда и уходят непонятно куда. Явление это окутано ореолом таинственности как для обывателей, так и для ученых. Говорят, что шаровая молния может убить сразу нескольких человек, а может просто исчезнуть, не причинив никому вреда. Может двигаться совершенно беззвучно, а может дьявольски шипеть, наводя ужас на окружающих. Существует поверье, что при виде молнии надо застыть на месте и по возможности не шевелиться. С другой стороны, известны случаи, когда ее выгоняли из избы веником. Проникать же в помещение шаровые молнии способны через открытые форточки и даже щели. Возникают они чаще всего перед грозой, и поэтому бытует мнение, что в это время надо плотно закрывать двери и окна. Однако и это не всегда спасает, поскольку иногда они как будто проникают сквозь стекло. Вот эту-то особенность и решено было проверить с помощью экспериментального аналога шаровой молнии.

Из многочисленных наблюдений известно, что шаровые молнии — это плазменные образования, и одна из моделей формирования естественных шаровых молний, так называемая плазменная модель, была рассмотрена в середине прошлого века академиком П.Л.Капицей. Согласно этой модели, в воздухе могут появляться короткоживущие плазменные образования — плазмоиды. Время их жизни определяется временем рекомбинации электронов и ионов.

Предсказанные в работе П.Л.Капицы плазмоиды можно создавать разными способами. Например, в Институте ядерной физики им. Б.П.Константинова их получают импульсным разрядом сквозь тонкий слой воды — из нее выходят гидратированные плазменные образования («Успехи физических наук», 2004, 174, 1, 107—109). Альтернатива — использовать плазмоид, формирующийся в несамостоятельном дуговом разряде низкого напряжения при взрывах металлических проволочек в атмосферном воздухе (см. «Химию и жизнь» 2002 № 3); эта методика и была использована в настоящих опытах.

Для возникновения подобного разряда требуется малое напряжение — всего 100—200 В. При таких напряжениях между электродами пробой воздушного разрядного промежутка невозможен, однако он случается, если в него поступают пары металла от взрываемой проволочки. Разряд прерывается только тогда, когда значительная часть паров уходит на электроды ив окружающее пространство. Потом разряд гаснет, несмотря на приложенное к электродам напряжение. При таких пробоях над электродами образуются свободно висящие в воздухе светящиеся плазмоиды шарообразной формы; их время жизни исчисляется сотыми долями секунды —в соответствии с предсказаниями П.Л.Капицы. Впрочем, в полимерной среде ив парах воды, как показывают недавно проведенные измерения, время существования плазмоидов значительно увеличивается.

Устройство прибора для проведения опыта показано на рис. 1. Между двумя электродами натянута проволочка диаметром в несколько десятков микрон. Подвешена установка на тонкой диэлектрической нити. При взрыве проволочки газ между электродами разогревается до нескольких тысяч градусов; нить перегорает, электроды падают, и остается свободно висящий плазмоид. Размеры шаров удается менять в пределах от десятков сантиметров до одного метра.

1. Фото прибора для получения плазмоидов и его схема

А сможет ли такой плазмоид пройти сквозь стекло или другой диэлектрик? Как оказалось, да. Для этого пластинку нужно проткнуть тонкой металлической проволочкой, соединенной с заземленной металлической пластинкой. При появлении плазмоида и его прямого контакта с проволочкой в диэлектрической пластинке возникает токовый канал и одновременно прожигается отверстие в металлической пластинке. Каналы образовывались в пластинках из полиэтилена, радиотехнического картона и стекла. Токовые каналы в стеклянных пластинках толщиной один миллиметр показаны на рис. 2. При токе разряда 16 А диаметр канала оплавленного стекла приблизительно два миллиметра, а при токе 50 А— около трех миллиметров. Если аккуратно удалить оплавленный ободок, то под ним обнаруживается отверстие с ровными краями диаметром пять миллиметров. Диаметр отверстия в металлической пластинке из трансформаторного железа — четыре миллиметра.

2. Отверстия от прохождения плазмоида

Значит, очевидцам не мерещатся прохождения шаровых молний сквозь оконное стекло и ровные круглые отверстия, оставленные гостьями. По-видимому, в таких стеклах могут быть дефекты из материала с высокой проводимостью, которые не видны невооруженным глазом. А шаровая молния, влекомая электрическими силами, устремляется в такой дефект, как будто просачивается сквозь стекло, подобно разряду от генератора Теслы, проходящему через невидимые дырки в стеклянных сосудах (этот эффект используют в вакуумной технике при поиске течей в вакуумных системах).