Грозовая молния это сложное природное явление, сопровождаемое множеством эффектов и вторичных явлений. При изучении сложных явлений обычно применяется стандартный прием – расчленение сложного явления на несколько более простых, которые и исследуются независимо друг от друга. После раздельного исследования непременно должен следовать комплексный анализ и, возможно, дополнительное исследование.
С грозовой молнией всё началось стандартно, т.е. идет раздельное исследование нескольких частных её проявлений. По результатам частных исследований считается, что хорошо изучено: как происходит электронно-ионный разряд, как формируется вспышка, как происходит звуковой удар, как образуется озон,- но вот как образуется шаровая молния (ШМ), до сих пор является загадкой.
ШМ не единственное грозовое явление, природа которого не изучена. В верхних слоях атмосферы обнаружены другие, пока не очень понятные грозовые явления: эльфы, джеты, спрайты,- но никто не считает их загадочными. А вот ШМ загадочна, да кроме того и опасна.
Несмотря на всеобщее внимание и любопытство, исследования ШМ ведутся только энтузиастами, без плана, без целевого финансирования, случайным образом. Создается впечатление, что кто-то упорно сдерживает изучение этого явления. Более того, общественное мнение, а вместе с ним и мнение энтузиастов-исследователей, исподволь направляется в тупиковое русло, направляющее исследования шаровой молнии только в формате плазмы, хотя любой грамотный специалист по плазме знает, что плазму нельзя удержать в конечном заданном объемеза счет её внутренних процессов ни доли секунды [1].
Авторскую статью о природе ШМ, которая опровергает плазменную концепцию, журнал УФН отказался публиковать, ссылаясь на отзыв независимого рецензента. Вот эта рецензия дословно.
О статье В. Н. Леоновича
«ПРИРОДА ШАРОВОЙ МОЛНИИ».
В статье рассматривается теория шаровой молнии, основой которой является так называемый металлический водород, т.е. система связанных атомов водорода с одинаковым направлением атомных спинов. Это метастабильная система и она привлекает автора высокой удельной энергией возбуждения, которая далее выделяется при распаде системы. В качестве аргумента в защиту своей позиции автор выдвигает представленный в Интернете анализ экспериментов с атомами цезия, где в магнитной ловушке при низкой температуре собирались кластеры атомов цезия с одинаковым направлением электронного спина, содержащие вплоть до 40 тысяч атомов. Однако если бы автор ознакомился с оригинальными работами на эту тему, проведенными десятки лет назад, он обнаружил бы большие проблемы в создании такого способа хранения энергии. Во-первых, атомы с заданным направлением спина заранее приготовляются, и только такие атомы вводятся в ловушку. Во-вторых, хотя переворот спина атома при столкновении двух атомов с одинаковым направлением спина запрещен, этот канал открывается в следующих порядках магнитных взаимодействий для атомных частиц, причем механизмы, снимающие этот запрет, могут быть разными и в свое время были анализированы в соответствующих работах. В реальных экспериментах этот запрет частично усиливается низкими температурами и высокими магнитными полями магнитной ловушки. В-третьих, в отличие от макроскопических систем, где времена распада выражаются через плотность метастабильных частиц, в данной системе первый акт распада повышает температуру системы и тем самым ускоряет последующие распады. Тем самым время жизни рассматриваемой системы зависит от полного числа метастабильных атомов, и именно этим объясняется наноколичество накопленных атомов в магнитной ловушке в реальных экспериментах.
Сказанное выше показывает трудности создания метастабильных атомных макро-систем, и поэтому, хотя соответствующие исследования ведутся десятки лет и используют уникальную экспериментальную технику, продвижение на этом пути в последние десятилетия происходят медленно. Что же касается связи этих систем с шаровой молнией и, в частности, рассмотренного автором образования металлического водорода при возбуждении воды, то это противоречит физике протекающих при этом процессов и является фантазией автора, так что о публикации такой статьи в научном журнале не может быть речи.
Конец рецензии.
Рецензия вручена автору статьи без подписи рецензента; она была отстрижена ножницами. Редакция журнала охраняет покой своих сотрудников от судебных разбирательств за клевету, выразившуюся в оценке статьи: «основой которой является так называемый металлический водород». Причем тут «металлический водород»?
Цитата из Физической энциклопедии:
«МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВОДОРОД - совокупность фаз высокого давления водорода, обладающих металлическими свойствами. Возможность перехода водорода в металлическую фазу была впервые теоретически рассмотрена Ю. Вигнером и X. Б. Хантингтоном в 1935г. B дальнейшем по мере развития методов электронной теории металлов уравнение состояния металлических фаз водорода исследовалось теоретически. … При атмосферном давлении и низких температуpax водород существует в виде диэлектрического молекулярного кристалла, при повышении давления происходит переход в кристаллическое металлическое состояние. При этом в зависимости от температуры возможны 3 фазы M. в. При температуре T = 0 К и давлении r = 300-100 ГПа металлизация сопровождается перестройкой кристаллической структуры, диссоциацией молекул H2 и металлический кристалл становится атомарным. При T > 10 К возможна металлизация с сохранением структуры молекулярного кристалла. При дальнейшем повышении давления или температуры наступает плавление металлической фазы и образуется жидкий атомарный M. в.»
А вот феноменологическая формула ШМ, приведенная в статье, которую можно рассматривать как максимально краткое изложение статьи.
«Шаровая молния - это большая капля жидкого атомарного водорода, находящегося в возбужденном неравновесном состоянии.
Плотность жидкого водорода приблизительно равна плотности окружающего воздуха».
В статье о ШМ речь о конденсации возбужденного газа, происходящей при благоприятных, но нормальных климатических условиях. Никаких намеков на низкую температуру или сверхвысокое давление.
Нужно быть основательно зашоренным или проинструктированным, чтобы в цитате о конденсации возбужденных газов случайное и косвенное упоминание об исследованиях с цезием выдать за основной аргумент автора. Вот фрагмент с цитатой из работы Дергобузова К.А., которая использована в статье «Природа шаровой молнии»:
Имеются и другие экспериментальные свидетельства. Приведем фрагмент из статьи [2]. «Главная особенность ридберговских состояний – универсальный для всех атомов характер, т.е. все подобные атомы по свойствам схожи. … Оказалось, газ возбужденных атомов конденсируется, конденсированное возбужденное состояние энергетически более выгодно по сравнению с газовым (как в металле, электрон не принадлежит отдельному атому). В 1990 г. К.Аман, Дж.Петтерсон и Л.Холмлид из Гётеборгского университета экспериментально наблюдали большие кластеры из возбужденных атомов цезия, масса которых достигала примерно 40 тысяч атомной массы цезия. Для теории здесь интересны два момента. Во-первых – поиски и разработка новых подходов к анализу возбужденного состояния, в котором возбуждений настолько много, что они не могут больше рассматриваться как независимые. Такие условия часто наблюдаются (возможно, в шаровой молнии). Во-вторых – собственно создание теории конденсированного возбужденного состояния вещества. Заложены только ее контуры, поле для работы лишь обозначено». Конец цитаты.
Проблемы искусственных, сложно создаваемых цезиевых кластеров не имеют к ШМ никакого отношения, т.к. это природное образование. Рецензент явно хорошо начитан, но работает как автомат (по программе). Он, естественно, не замечает, что термин «металлический водород» это нонсенс. Протонно-электронная смесь, без всяких признаков атома, не может называться водородом и не является таковым. Это скорее плазма, которую, действительно, можно назвать холодной, в отличие от общепринятого понятия «холодная плазма», температура которой ограничивается миллионом градусов Кельвина, а выше - горячая плазма.
В результате прогресса техники измерений, в 1985 году обнаружена еще одна загадка грозовой молнии. Речь об объемном импульсе нейтронов, сопровождающем грозовой разряд. Достаточно подробно этот эффект описан в статье «Загадка», опубликованной А. Кислицыным в Интернете 24.09.2013г. на сайте «Техно сообщество России». Оказывается, что каждый разряд молнии сопровождается интенсивным, ненаправленным потоком медленных нейтронов. В современных представлениях о физико-химических процессах, сопровождающих разряд молнии, для образования свободных нейтронов места не находится. Не находится места для них и в моделях возможных ядерных реакций, приведенных в [3].
Образование свободных нейтронов в соответствии с установившимися стереотипами мыслится только как результат расщепления атомных ядер, что непременно должно сопровождаться образованием соответствующих изотопов или осколков атомных ядер. Но никаких изотопов и осколков после разряда обнаружить не удается.
Попробуем разобраться. Исходные данные обнадеживают. Среда грозового разряда известна - это воздух. Учитывая плотность потока нейтронов, приведенную в [3], можно допустить, что множественные, но ничтожные, примеси воздуха в процессе не участвуют. Остаются следующие химические элементы: азот -N2 , кислород - O2 , углекислый газ - CO2 и вода - H2O. При отсутствии изотопов и осколков простая логика предлагает единственный вариант образования свободных нейтронов. Совершенно ясно, что в рассматриваемой ситуации, не нарушая законов сохранения, свободный нейтрон может образоваться только из протона, являющегося ядром водорода.
Природа протонов и электронов такова, что в свободном состоянии не позволяет им «упасть» друг на друга, даже в условиях сильного кулоновского притяжения. Столкновению противодействуют магнитные взаимодействия и большая подвижность (увертливость) свободных частиц. Попробуйте вставить нитку в тонкую трубку, из которой идет слабый встречный поток воздуха – и вам многое станет ясно. Электрон разгоняется кулоновским полем к центру протона, но не может попасть в протон, т.к. отклоняется магнитным полем протона, закручивающим электрон вокруг магнитной силовой линии.
Ситуация круто меняется, если протон не свободен. Магнитные взаимодействия обладают свойством, которое можно сравнить с ахиллесовой пятой - всегда существует особая траектория, обеспечивающая благоприятное сближение.
Протоны водорода в составе молекулы воды находятся в связном состоянии. Природный ускоритель электронов (канал грозовой молнии) бомбардирует ядра водорода молекулы воды с разных направлений, и при благоприятном направлении реализует ядерную реакцию поглощения электрона протоном. На общем фоне столкновений-рассеиваний эти относительно редкие реакции можно рассматривать как результат туннельного перехода (формулам физический смысл не важен, а туннельный переход физического смысла не имеет - это всего лишь художественный образ). На экспериментальную проверку этого эффекта до сих пор не решился ни один исследователь. А всего-то необходимо провести анализ результата облучения воды электронами с целью обнаружения свободных нейтронов.
Образовавшиеся нейтроны, получив механический импульс от поглощенного электрона, формируют азимутально-ненаправленный поток медленных грозовых нейтронов.
Столкновение атомов водорода из состава молекул воды с электронами, без поглощения электронов, могут вызывать электролиз воды, сопровождающийся образованием и отделением перевозбужденных атомов водорода. Физический смысл перевозбуждения здесь состоит в том, что в результате сверхэнергичного «столкновения» электрон водорода преодолевает все квантованные уровни и переходит на эллиптическую, не квантованную, орбиталь. При этом формируется усредненный электрический диполь атомарного водорода, который способствует, при благоприятных условиях, образованию метастабильного и необычного фазового состояния атомарного водорода, а именно, жидкого состояния при нормальных климатических условиях. Подробнее об этом в [4].
Предложенная модель конденсации, опирающаяся на дипольные взаимодействия, подтверждается качественными результатами лабораторных исследований, отчет о которых представлен в [5].
Остаточный атомарный кислород, также образующийся в результате грозового электролиза воды, формирует озон и обычный молекулярный кислород.
Судьба потока медленных нейтронов всем известна, каждые 15 секунд половина из них будет превращаться в разбегающиеся пары протон - электрон.
Вот такая картина вырисовывается в результате комплексного анализа частных явлений, происходящих при разряде грозовой молнии. Теперь несложно организовать целевые эксперименты, которые позволят уточнить ситуацию. Например, произвести сравнительное лабораторное озонирование сухого и влажного воздуха. Если озонирование сухого воздуха не произойдет, значит, атмосферный кислород не участвует в процессе электролиза, и образование озона грозовой молнией связано только с гидролизом воды. И это не единственный целевой эксперимент.
На этом можно было бы закончить краткий комплексный анализ загадок грозовой молнии, но читатель вправе спросить, кому это нужно сдерживать исследование природы некоторых грозовых явлений, например ШМ, да и нейтронного потока тоже. Ответ традиционный – сдерживают те, кому это выгодно, а выгодно тем, кто хочет убедить общественность, что можно удержать (приручить) плазму. Ложное представление о ШМ как о плазменном объекте является для общественного мнения обнадеживающим примером, а в электорат, формирующий общественное мнение, входят и чиновники, которые выделяют деньги на фантастические, разорительные проекты.
Нижний Новгород, октябрь 2013г.
E: vleonovich@yandex.ru
С другими публикациями автора можно познакомиться на странице http://www.proza.ru/avtor/vleonovich сайта ПРОЗА.РУ.
Источники информации
1. Интернет, Физическая энциклопедия.
2. Дергобузов К.А./ «Строение и свойства атома водорода», Интернет.
3. Кислицын А./ «Загадка», Интернет: сайт «Техно сообщество России».
4. Леонович В.Н./ «Природа шаровой молнии», Интернет http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10184.html.
5. Анпилов А.М., Бархударов Э.М ., Копьев В.А., Коссый И.А./ Статья «Удар атмосферного электрического разряда о водную поверхность» в материалах совещания: «Физика атмосферы: электрические процессы, радиофизические методы исследований». Типография Института прикладной физики РАН.
6. Стаханов И.П./ «О физической природе шаровой молнии». М. Энергоиздат, 1972.