Приложение Б. Четочная молния

Четочная, или цепочечная, молния (bead lightning; eclair en chapelet; Perlschnurblitz) является хорошо документированным визуальными наблюдениями явлением, при котором канал молнии к земле разбивается (или кажется разбитым) на светящиеся фрагменты, длина которых, как обычно сообщают, составляет несколько десятков метров. По-видимому, эти «четки» существуют значительно дольше, чем канал обычного разряда облако — земля.

Четочная молния появляется относительно редко, и, по-видимому, ни одной надежной фотографии этого явления в литературе не опубликовано. Более того, не ясно, что можно ожидать при регистрации четочного эффекта с использованием покадровой камеры. Если канал сначала был непрерывным, а затем разбивается на части, то зарегистрированное на пленке изображение будет представлять собой наложение непрерывного канала и четок.

Четки появятся на фотографии только в том случае, если излучение четок, к которому чувствительна пленка, составляет хотя бы небольшую часть излучения света из канала перед образованием четок и если пленка не передержана. Фотографии, полученные при помощи покадровой камеры, которые могут быть снимками четочной молнии, были опубликованы Шеминцки и Вульфом [3] и Маттиасом и Бухсбаумом [2]. Ни в одном случае зарегистрированные на снимке явления наблюдатели не видели. В обоих случаях области между четками темные. На фотографии Шеминцки и Вульфа видны 73 четки,

длиной около 10 м каждая, сосредоточенные вдоль черного канала. Происхождение черного канала неизвестно.

На фотографии Маттиаса и Бухсбаума видны три четки разной длины в верхней части фотографии с невидимым каналом вниз, к земле. Высокоскоростная съемка, проведенная ВМФ США, при ударе молнии в столб воды, возникший в результате глубоководного взрыва [1, 7], показывает на последних кадрах каждого из трех импульсов, что канал был разбит на светлые и темные участки, по нескольку метров длины каждый. К сожалению, ни Брук и др. [1], ни Янг [7] не привели фотографий, показывающих четочный эффект.

Были предложены различные теории четочной молнии; некоторые из них мы рассмотрим ниже.

1. Визуальная регистрация четочной молнии целиком зависит от места наблюдения за частью канала. Если канал молнии направлен к наблюдателю или от него, то наблюдатель будет охватывать взглядом большую часть длины канала, чем в том случае, когда канал перпендикулярен к линии его зрения. Большая наблюдаемая длина канала воспринимается глазом как обычный канал с повышенной яркостью. Чтобы вызвать эффект четочной молнии, канал должен периодически смещаться к наблюдателю или уходить от него.

2. Четочная молния является результатом периодического перекрывания обычного канала облако - земля облаками или дождем.

3. Четочная молния является результатом нестабильности канала из-за пинч-эффекта, в результате которого канал, проводящий ток, деформируется в цепочку «сосисок» с сильным свечением «пережатых» областей, где высоки плотность тока и концентрация частиц [4]. Как отмечено в разд. 7.6, возможно, что имеет место магнитный пинч-эффект, если ток молнии достаточно высок, а радиус канала мал. Например, по каналу радиуса 1 см должен протекать ток , прежде чем магнитное давление на поверхности канала превысит 10 атм. Для канала радиуса 0,1 см ток должен превышать Неясно, возникают ли когда-нибудь в молнии условия, приводящие к пинч-эффекту.

Чтобы получить серию четок за счет пинч-эффекта, какой-то фактор должен обусловить в канале периодичность изменения с высотой. Возможно, эта периодичность является просто игрой случая.

4. Неточная молния представляет собой ряд сферических дуговых разрядов, формирующихся в «отработанном» канале за счет возрождения в нем тока [5]. Расчеты, описывающие один из таких сферических дуговых разрядов (шаровая молния?), проведены Юманом и Хелстромом [5]. Каждый еферический дуговой разряд образуется за счет стягивания рассеянного тока облако — земля в области высокой температуры и высокой проводимости — своеобразный тип термического пинч-эффекта, действующего в пространстве. Локализованный ток и связанное с этим поглощение энергии поддерживает дуговой рязряд.

5. Четочная молния вызвана большим временем свечения участков канала молнии, имеющих необычно большой радиус [6]. Как обсуждалось в разд. 7.7 (см. также рис. 7.2), каналы больших радиусов охлаждаются дольше, чем малых. В первом приближении время охлаждения пропорционально квадрату радиуса. Если радиус канала молнии по какой-либо причине модулирован с высотой, то при прекращении свечения канала он будет выглядеть как цепочка четок. Вероятно, эта модуляция возникает случайно, когда канал состоит из большого числа узлов и изгибов.

Для объяснения большого времени жизни четок можно использовать теории, для которых существенно протекание тока совместно с длительными непрерывными токами. Возможно, длительное существование четок является следствием инерции зрения, а не свойством канала.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)