Шаровая молния как электромагнитный тор
 из окиси азота
Природа шаровых молний, несмотря на множество предположений о механизме их образования и даже успешных попыток воссоздания их в лабораториях, остается все еще загадочным явлением.
В работе [1] В.А. Коноваленко предложил для объяснения т.н. "эффекта Подклетнова", который автор эффекта называет "управляемым гравитационным импульсом", использовать понятие продольно-электрической волны в виде электромагнитного тора. Е. Подклетнов в своих экспериментах применял высоковольтный разряд с использованием кристаллических сверхпроводников. С увеличением напряжения до 500 кВ фронт движущегося разряда становился плоским с диаметром, соответствующим диаметру излучателя. Время разряда оценивалось как 10–4 ~ 10–5 с. Амплитуда разрядного тока для максимального напряжения 2 МВ была порядка 104А. Энергию импульса можно оценить от 50 до 500 кДж и выше. На расстоянии от 6 до 150 метров от установки в другом здании были установлены измерительные устройства в виде маятников в вакуумных колбах. Маятники в момент разряда получали отталкивающий импульс, несмотря на то, что были отделены от излучающей установки кирпичной стеной. На этом основании авторы экспериментов связывают этот эффект с "гравитационным импульсом".
В.А. Коноваленко предложил объяснить эксперименты Подклетнова без привлечения понятий гравитационных полей и импульсов. Для этого он использовал два физических явления: генерацию и распространение дымовых колец и распространение электромагнитной волны вдоль линейного проводника. Дымовое кольцо представляет собой тороидальный вихрь, который можно направлять, если внешним слоям газового потока сообщить скорость, противоположную скорости основного потока. Зоммерфельдом теоретически, а затем Губо практически было показано, что прямой проводник с гладкой поверхностью может служить направляющей системой для излучения электромагнитных волн [1]. Можно предположить, что в экспериментах Подклетнова был реализован способ создания в пространстве электромагнитной волны в виде тора (рис.1). Такая волна способна проникать через препятствия в виде стены и оказывать механическое воздействие на измерительные устройства на пути следования волны.

Рис.1. Электромагнитный тор
Представляется вполне очевидным, что предложенный механизм образования тороидальной электромагнитной волны может быть применен для объяснения основных свойств шаровой молнии.
Основные характеристики средней шаровой молнии следующие:
диаметр – 28+4 см,
время жизни – 100.95+0.25 секунд,
скорость – 4+1 м/с,
энергия – 101.3+0.2 кДж,
цвет (в скобках относительная частота наблюдений %) – белый (24), желтый (24), красный (18), оранжевый (18), голубой и фиолетовый (12).
Связь с электрическими явлениями – (70+10)% шаровых молний наблюдались при грозах, свыше 80% наблюдений приходится на июнь-август, в 50% случаев разрушение шаровых молний происходило со взрывом, в остальных случаях имели место распад на части или медленное угасание [2].
Как известно, при возникновении линейных молний возникает токопроводящий канал, образованный ионизированным воздухом, по которому молния и распространяется. Соответственно, создаются предпосылки и для образования шаровых молний.
При высоковольтной ионизации воздуха образуются окислы азота, в том числе и окись азота NO. Окись азота представляет собой активную радикальную молекулу, обладающую неспаренным электроном и соответствующим магнитным моментом, время жизни которой на воздухе составляет порядка десяти секунд [3]. При окислении окиси азота озоном образуется двуокись азота. При этом при переходе из возбужденного состояния в основное двуокись азота излучает свет в широком диапазоне – с максимумом в инфракрасной области, но часть излучения находится в видимой области. На воздухе окись азота может окисляться со взрывом.
Можно предположить, что образование тороидальной электромагнитной волны при линейном разряде будет сопровождаться вовлечением окиси азота вследствие ее парамагнитных свойств в вихревое движение, которое будет поддерживать круговое магнитное поле в торе. На поверхности окись азота будет окисляться, что будет сопровождаться свечением. Если тор также будет вращаться вокруг произвольной оси, то наблюдателю он будет виден как светящийся шар. Вместе с тем на редкой видеосъемке шаровой молнии, которая была показана в фильме по российскому телевидению 18 июня 2005 г., можно было заметить в некоторые моменты темное круглое пятно в центре молнии, что свидетельствует о тороидальной форме шаровой молнии.
Наблюдения показывают, что до 80 % случаев шаровой молнии приходится на летние месяцы. По-видимому, это не случайно. Ранее нами было показано, что содержание в воздухе N-нитрозосоединений, которые являются производными окиси азота, имело максимум именно в летнее время [4].
Именно в этот период года происходит фотообразование окиси азота под действием УФ-компоненты солнечного излучения на поверхности земли или водоемов из нитритов и нитратов [5]. Часть окиси азота, образующейся в атмосфере, реагирует с вторичными аминами, представляющими продукты разложения органики, и образуют N-нитрозосоединения (НС), которые являются весьма устойчивыми соединениями.
Содержание N-нитрозосоединений в воздухе может весьма варьировать год от года и, вероятно, зависит от солнечной активности [4]. В 1990 г. содержание НС (нитрозодиметиламина и нитрозодиэтиламина) в воздухе в пригороде Санкт-Петербурга представлено на рис.2. Как видно из рисунка, максимум содержания НС в воздухе приходился на летний период.

Рис.2. Содержание НС в воздухе в 1990 г. вблизи Санкт-Петербурга
Оценим возможное энергосодержание шаровых молний в предположении, что одним из их основных компонентов является окись азота. Объем тора с диаметром 28 см можно оценить как 9 дм3 . Этому объему соответствует 0,4 моля газа при нормальных условиях. Для образования 1 моля NO требуется затратить 21600 калорий или 90,7 кДж, а при окислении до двуокиси азота выделяется 19000 калорий или 80 кДж [6]. При окислении 0,4 молей NO высвободится 32 кДж энергии. Энергию шаровых молний оценивают в пределах от 0,2 кДж до 1,5 МДж, в среднем 20 кДж [2], т.е. наша оценка энергосодержания близка к среднему значению энергии шаровой молнии, особенно, если учесть, что кроме окиси азота внутри тора могут присутствовать и другие газовые компоненты.
Таким образом, основные свойства шаровых молний удовлетворительно могут быть объяснены наличием в их составе окиси азота, а их структура, вероятно, связана с образованием электромагнитной волны в виде вихревого тора.
Литература
1. В.А. Коноваленко. О полях и пространствах.// Виртуальный мир.-2002.-N2. -стр.5-15. -(http://att-vesti.narod.ru).
2. Б.М. Смирнов. Шаровая молния, – что это такое?// Природа.-1987.-N2.-стр.15-26.
3. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели).-1991.-Л.- Гидрометеоиздат.-509 стр.
4. В.А. Ямшанов. Нитрозосоединения в окружающей среде – возможный индикатор состояния озонового слоя.// ДАН СССР.-1990.-т.314.-N2. -стр. 418-421.
5. В.А. Ямшанов. Фотоиндуцированное образование N-нитрозоаминов из предшественников в водной среде.// Тез. V Всесоюзного симпозиума "Канцерогенные N-нитрозосоединения и их предшественники –образование и определение в окружающей среде".-18-19 апреля 1984 г.-г. Таллин.-1984. -стр. 7-8.
6. Д.И. Менделеев. Основы химии. Т.1.1932.-Гос. химико-техн. изд-во, - М., Л.- 488 стр.
Комментарий редактора.
Шаровые молнии интересуют людей очень давно, видимо потому, что были и до сих пор остаются загадкой. Только в последние полвека о них писали П.Л. Капица.(1955), Б.М. Смирнов (1977), И.П. Стаханов (1979 и 1985), Дж. Барри (1983), И.П. Чинарёв; (1999), Н.К. Носков (1999), Ю.П. Маханьков (2000), С.Г. Федосин и А.С. Ким (2000), К.В. Резуев (2002). В этих работах использовались и тороидальная форма, и довольно сложные электронно-ионные конфигурации с двойным электрическим слоем, и многие другие весьма привлекательные модели. Но всегда предполагалось, что энергия шаровой молнии сосредоточена либо в самом электромагнитном поле, либо в порождаемой и поддерживаемой этим полем плазме. Естественно, в таких моделях главным камнем преткновения является время жизни шаровой молнии. Для расчета условий стабильности плазменного сгустка с переменным успехом были использованы различные, в том числе, и квантово-механические подходы. В комментируемой работе использован принципиально другой подход: электромагнитное поле является своего рода информационным компонентом шаровой молнии, ответственным за формирование газового кольца. Энергетическим же компонентом является именно газовая среда, получившая энергию от линейного разряда (а возможно, и не только от него), сохраняющая ее длительное время и расходующая этот запас в ходе химического взаимодействия с атмосферой. Такой подход позволяет сразу же перейти из области быстропротекающих электромагнитных процессов в область гораздо более медленных химических. Иначе говоря, в представлении автора комментируемой работы шаровая молния это не сгусток высоко или низко температурной плазмы, а газовое кольцо, сформированное тороидальным электромагнитным полем и, после своего возникновения, стабилизирующее породившее его поле собственными полями вовлеченных в кольцо молекул. (Своего рода постоянный магнит, в котором породившее упорядоченность доменов поле затем поддерживается этими упорядоченными доменами). А поскольку свечение и другие потери энергии обеспечиваются другими (химическими) механизмами, то время жизни оказывается зависящим от чисто внешних условий (концентрации озона вокруг, наличия или отсутствия нитросоединений и тому подобного). Здесь хотелось бы высказать пожелание автору статьи: заменить и в рисунке, и не только в нем продольно-электрическую (поперечно-магнитную или ТМ) волну на продольно-магнитную (поперечно-электрическую, ТЕ) волну. Нам кажется, что в такой конфигурации молекулам окиси азота будет более комфортно. Наконец, последнее замечание. Из материала статьи следует, что шаровые молнии могут быть не только желтые, красные, но и инфракрасные, то есть, невидимые. Не являются ли такие молнии причиной слухов о полтергейсте?