В девяти из десяти случаев она имеет форму шара, благодаря чему и получила свое название. Иногда ее шарообразность бывает искажена электрическими полями или потоками воздуха: тогда молния становится похожей на эллипсоид, грушу или совсем теряет правильную форму. В двух случаях очевидцы наблюдали молнию в форме кольца.
Вблизи поверхности земли сила тяжести молнии уравновешивается действием электрического поля от зарядившейся в грозу поверхности почвы. В таком взвешенном состоянии движение молнии зависит либо от воздушных потоков, либо от небольших изменений приземного электрического поля. Именно в этом состоит причина необычности ее движений. (У людей нет органов, которые реагировали бы на напряженность электрического поля; во время грозы оно может возрасти вокруг нас в тысячи раз, а мы этого практически не ощутим.)
Другим поразительным свойством шаровой молнии является то, что она способна проникать через узкие отверстия и даже щели, деформируясь и вновь восстанавливая сферическую форму после выхода в свободное пространство. Один очевидец видел с расстояния 15-20 сантиметров, как «желтый шарик величиной с крупный апельсин пролезал в щель в стене». И уточняет: «Он, вернее, не пролезал, а переливался из одной половины в другую». Другой рассказал, как шаровая молния прошла в комнату через трещину в стекле, сплющившись, так как размер ее был больше размеров трещины.
Такие явления можно объяснить тем, что вещество молнии отчасти похоже на жидкость: оно обладает поверхностным натяжением и не смешивается с окружающим воздухом.
Световой поток, испускаемый шаровой молнией, для оценки сравнивают со светом электрической лампочки. Чаще всего очевидцы называют два интервала: 50-100 и 100-200 ватт, на которые в сумме приходится около половины наблюдений. Таким образом, световой поток от шаровой молнии в среднем сравним с тем, который испускает стоваттная электрическая лампочка. Но удивительно не это: оказывается, излучая свет, шаровая молния почти совсем не излучает тепло! То есть не может быть и речи о температуре в тысячу или тем более в несколько тысяч градусов, которую часто приписывают шаровой молнии.
Обычно шаровая молния выглядит как светящийся шар с нечеткими границами, имеющий диаметр от нескольких сантиметров до нескольких метров. Цвет свечения шара от ярко-белого до светло-голубого и зеленого. Шаровая молния умеет производить звуки - шипит или жужжит. А еще она может проходить сквозь диэлектрики (стекло и прочее), иногда повреждая их.
Данные о физиологическом действии шаровой молнии на человека весьма противоречивы. Имеется немало свидетельств, из которых следует, что шаровая молния может причинить сильную травму или даже убить человека. Все это связано с поражением током. Широкая шкала степени тяжести воздействия вызывает, конечно, законное недоумение. Оказывается, причина этого заключена не в самой шаровой молнии, а в электрическом состоянии окружающих ее предметов.
Во время грозы на отдельных участках поверхности земли и лежащих на ней предметах могут находиться значительные заряды. Часть их нейтрализуется при ударах молнии (каждый разряд переносит в среднем около 25 кулон). По-видимому, шаровая молния обладает свойством снимать с проводников накопленное электричество. При ее контакте с заряженным 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.
Энергия, выделяющаяся при взрыве, не имеет никакого отношения к энергии, запасенной в самой шаровой молнии, - она накапливается в заряженных проводниках, а шаровая молния служит лишь для высвобождения этой энергии.
Если же предмет не заряжен, молния с ним не взаимодействует. Это означает, что в отсутствие зарядов встреча человека с этим огненным шаром безопасна.
Ситуация с шаровой молнией, как объектом изучения науки, уникальна тем, что физические параметры явления в момент его существования измерялись крайне редко. Иногда лишь удавалось исследовать последствия воздействия шаровой молнии на материальные объекты. Именно поэтому - из-за невозможности проверки гипотез без объективных измерений - большую долю в исследованиях шаровой молнии занимают попытки создания шаровой молнии в лабораторных условиях. Однако перед учеными-экспериментаторами, даже в случае успеха, всегда будет стоять вопрос - является ли лабораторный объект аналогом реальной шаровой молнии. Для точного ответа на данный вопрос нужно провести серию исследований шаровой молнии в контролируемых условиях.
Итак, шаровая молния - это продолжительное во времени явление, имеющее несколько стадий: возникновение, существование и исчезновение. Сведения о ней черпаются от случайных наблюдателей. Время второй стадии ее жизни гораздо больше, чем других, а потому подавляющая часть наблюдений связана именно с ней. Исчезновение молнии наблюдают очень редко.
Перечислим некоторые свойства шаровой молнии.
Существует две разновидности шаровых молний - подвижные и неподвижные. Подвижные шаровые молнии плавают в воздухе со скоростью около 2 метров в секунду, иногда со скоростью воздушных течений, неподвижные же «закрепляются» на остриях молниеотводов, на острых краях металлических крыш, в верхней части заводских труб. Подвижные молнии светятся красноватым светом, в то время как неподвижные испускают ослепительно белый свет. Подвижные молнии могут оседать и становиться неподвижными, а неподвижные, наоборот, срываться с мест закрепления и становиться подвижными. Большая шаровая молния иногда распадается на несколько светящихся шаров меньшего размера. О температуре шаровой молнии судят по расплавлению и испарению металлов, на которые она «садится», или по сильному нагреванию воды, если молния опускается в водоем. Длительность существования шаровой молнии изменяется в пределах от нескольких секунд до полминуты. Шаровая молния, бывает, свистит, завывает, жужжит, шипит или потрескивает, ее исчезновение в большинстве случаев происходит со взрывом. Мощность взрыва достаточна, чтобы разрушить большую печную трубу или разбить на кусочки кирпичи здания. Иногда шаровая молния исчезает бесшумно. Обычно после ее исчезновения в помещении остается некоторое время остро пахнущая дымка, голубая в отраженном свете и коричневая в проходящем.
Нередки случаи, когда шаровая молния проходила через щели, даже не опалив обоев, или с ловкостью стекольщика вырезала кружок оконного стекла по своему размеру, не повредив остальное. Громоотводы от шаровой молнии не спасают. Чтобы надежно защититься, необходимо наглухо закрыть помещение.
Долгое время природа шаровых молний оставалась загадкой. Сначала полагали, что шаровые молнии не более как гремучий газ; потом, вследствие дальнейших открытий, точка зрения изменилась: молнию назвали маленькой атомной бомбой, постепенно излучающей энергию; наконец, объявили это чудо плазмой - четвертым состоянием вещества.
По одной из ранее распространенных гипотез, шаровая молния возникает за счет осуществляющейся иногда фокусировки ядерно-активных космических частиц в мощном электрическом поле грозовых облаков. Возникающая при этом реакция дробления ядер атмосферного газа ксенона дает энергию, достаточную для образования шаровой молнии. Если это верно, вероятность образования шаровых молний зависит от мощности вспышек на Солнце, обусловливающих увеличение интенсивности космического излучения у земной поверхности.
Надо сразу оговориться: общепринятого научного объяснения природы шаровой молнии пока нет, зато предположений и гипотез - множество. И не все они заслуживают внимания. Но некоторые предположения о происхождении этого электрического чуда в большой степени обоснованны. Одно из самых глубоко научно разработанных принадлежит академику П. Л. Капице. В 1955 году он опубликовал доклад «О природе шаровой молнии». В своей работе Капица объясняет и рождение шаровой молнии, и многие (если не все) ее странные особенности возникновением коротковолновых электромагнитных колебаний в пространстве между грозовыми тучами и земной поверхностью.
Шаровую молнию, по его мнению, питают радиоизлучения, возникающие при грозовых разрядах атмосферного электричества. Если, пишет он, «в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии. Шаровые молнии возникают там, где радиоволны достигают наибольшей интенсивности».
Предложенное советским ученым объяснение хорошо согласуется со многими особенностями шаровой молнии; и с тем, что она иногда катится по поверхности различных предметов, не оставляя ожогов, и с тем, что чаще всего проникает внутрь помещений через дымоходы, окна и даже небольшие щели. В дальнейшем на основании предположения Капицы о том, что шаровая молния - продукт коротковолнового излучения, возникающего в пространстве между облаками и поверхностью Земли, Физики разработали целую теорию - мазер-солитонную. По этой теории шаровая молния -производное явление своеобразного «атмосферного мазера», то есть лазера, излучающего в радиодиапазоне. Технически эффект «атмосферного мазера» можно объяснить как результат возникновения вращательной энергии в молекулах воды под воздействием короткого импульса электромагнитного поля, сопровождающего грозовые электрические разряды - молнии.
