Способ хранения энергии в шаровой молнии icon

Способ хранения энергии в шаровой молнии




Скачати 406.56 Kb.
НазваСпособ хранения энергии в шаровой молнии
Дата29.07.2012
Розмір406.56 Kb.
ТипДокументи

Шаровая молния – загадочное явление природы, о наблюдениях которого сообщается на протяжении нескольких столетий. Однако сложность и многогранность этого явления до сих пор не позволили полностью воспроизвести его в лабораторных условиях. Загадочность этого явления, соединённая с неожиданностью появления шаровой молнии и сильным эмоциональным впечатлением, которое она производит, может привести к крайним выводам об этом явлении.

Однако я считаю, что основной интерес к исследованиям шаровой молнии заключается в другом. Естественно считать, что в основе природы шаровой молнии лежат известные физические закономерности, но их сочетание приводит к новому качеству, которое мы не понимаем. Разобравшись в этом, мы найдём реальным то, что ранее казалось экзотическим, и получим качественные представления, которые могут иметь аналоги и в других процессах и явлениях. Получение таких представлений обогащает науку и является в рассматриваемых исследованиях. Такова логика развития науки вообще, и накопленный опыт исследования природы шаровой молнии подтверждает это.

^ Способ хранения энергии в шаровой молнии

При анализе характера выделения энергии в шаровой молнии исходим из того, что к ней не поступает энергия от внешних источников. Такое поступление могло бы происходить под действием электрических или магнитных полей атмосферы достаточно высокой напряженности. Ясно, что в помещения эти поля не проникают. Специальные исследования, проведенные П. Л. Капицей, показали отсутствие интенсивных полей в покойной открытой атмосфере. Поэтому можно считать, что выделение энергии в шаровой молнии определяется внутренним источником.

Для выяснения характера внутренней энергии шаровой молнии воспользуемся тем, что время жизни ее значительно превышает характерные молекулярные времена. Поэтому время превращения данного типа внутренней энергии в тепловую может оказаться значительно меньше наблюдаемых времен жизни шаровой молнии. Действительно каждая гипотеза о ее природе связана с конкретными процессами, приводящими к превращению внутренней энергии в тепло.

Такой подход показал, что среди возможных источников внутренней энергии шаровой молнии наблюдаемое время жизни ее может обеспечить только химический способ хранения энергии. Покажем это на примере пламенных моделей шаровой молнии.

В этих моделях полагается, что энергия содержится в заряженных частицах и выделяется при их рекомбинации, причем при рекомбинации каждой пары частиц выделяется энергия порядка потенциала их ионизации. Как следует из уравнения баланса для плотности рекомбинирующей плазмы, плотность заряженных частиц N, сохраняющаяся в течение времени τ, по порядку величины составляет N~﴾ ατ ﴿¯1 , где α – коэффициент рекомбинации заряженных частиц в плазме. Поскольку энергия, запасенная в единице объема плазмы q, по порядку величины составляет ~NJ, отсюда следует, что произведение энергии, запасенной в единице объема гипотетической шаровой молнии, на время жизни шаровой молнии по порядку величины составляет qτ~J/α.

Подобно плазменным моделям, можно проанализировать и другие гипотезы о хранении энергии в шаровой молнии. К ним относятся случаи, когда эту энергию несут в себе электронно-возбужденные атомы или молекулы, колебательно-возбужденные молекулы, заряженные аэрозоли или пыль, химически активные компоненты.


^ Плазменные модели шаровой молнии



Гипотетическая модель

Процессы рекомбинации в возбужденном воздухе

Константы скорости рекомбинации при комнатной температуре, α

J/α, Дж∙с/см³

Плазма из электронов и ионов


Плазма из положительных и отрицательных ионов


Плазма из кластерных ионов

е+N2+→2N

е+O2+→2O

е+NO+→N+O

е+N4+→2N2

2+O2++O2→3O2

II Oˉ2+NO++N2→ NO2+NO+N2


е+Н3О+∙Н2О→рекомбинация

е+Н3О+∙(Н2О)5→ »

е+NН4+∙(NН3)4→ »


2∙10ˉ7 см³/с

2∙10ˉ7 см³/с

4∙10ˉ7 см³/с

1,6∙10ˉ6 см³/с

1,6∙10ˉ25 см6

1,0∙10ˉ25 см6


2,4∙10ˉ6 см³/с


5∙10ˉ6 см³/с

3∙10ˉ6 см³/с



1∙10ˉ11

1∙10ˉ11

6∙10ˉ12

2∙10ˉ12

6∙10ˉ13

1∙10ˉ12


1∙10ˉ12


5∙10ˉ13

8∙10ˉ13



Кластер - большая молекула, состоящая из отдельных атомов, молекул, ионов, которые в связанном состоянии сохраняют свою индивидуальность. Согласно кластерной модели шаровой молнии, предложенной Стахановым, активное вещество молнии состоит из гидратированных кластерных ионов типа A+∙(Н2О)n, Bˉ∙(Н2О)n.


1) Энергия в газе сосредоточена в электронно-возбужденных атомах и молекулах.

Рассмотрим первый из перечисленных примеров, когда энергия в газе сосредоточена в электронно-возбужденных атомах и молекулах. В свое время были затра­чены большие усилия на создание лазера, который_ис­пользовал бы метастабильные атомы кислорода или его группы элементов. Привлекательным свойством таких лазеров считалась рекордная энергия лазерного излучения, которую можно снять с единицы объема. Метаста­бильные атомы кислорода и его группы образуются при фотолизе ряда соединений этих элементов, и хотя коэф­фициент полезного действия фотолиза невелик, надея­лись за длительное время создать высокую концентрацию метастабильных атомов, которые в определенный момент можно использовать для усиления лазерного из­лучения. В конечном итоге удалось создать лазеры такого типа на теллуре и селене, но накопленная в них удельная энергия была относительно невелика, ибо процессы тушения не позволяли набрать достаточную кон­центрацию метастабильных атомов. Подобным образом процессы тушения в результате столкновения с молеку­лами воздуха оказываются губительными для всех воз­можных метастабильных атомов и молекул кислорода и азота, которые могут образовываться в воздухе, а также для колебательно-возбужденных молекул азота и кислорода.

Все это приводит к выводу, что возбужденные ато­мы и молекулы воздуха не могут сохранять удельную энергию, характерную для шаровой молнии, в течение времени, соизмеримого с ее временем жизни. Причем этот вывод делается с большим запасом, как и в слу­чае анализа плазменных моделей (см. табл.).

2)Электрическая энергия шаровой молнии, обладающей электрическим зарядом

Рассмотрим другой пример - выясним, какова может быть электрическая энергия шаровой молнии, обладающей электрическим зарядом q. Эта энергия равна q2/R, где R - радиус шаровой молнии, т. е. объема, в котором сосредоточен заряд. Электрический заряд шаровой молнии ограничен сверху. Во всяком случае, на­пряженность электрического поля на границе шара Е = q/R2 не может превышать несут в себе электронно-возбужденные атомы или молекулы, колебательно-возбужденные молекулы, пробойного напряжения в воздухе 30 кВ/см. Если использовать заряд, соответствующий этой напряженности электрического поля, то плотность электрической энергии составит 3 Е2/4π~3∙10-3 Дж/см3. Электрические процессы не вносят вклада в энергетику процесса.

Вывод, который следует из этого анализа: только при химическом способе хранения оотносительно высокая удельная энергия может сохраняться в системе достаточно долго.

Этот результат можно объяснить общими соображениями. Характерное время столкновения молекул в возбужденном воздухе ~10-10 с, намного порядков меньше наблюдаемого времени жизни шаровой молнии. Столь долго могут протекать только сильно запрещенные процессы, к которым относятся именно химические - подбарьерные переходы ядер, приводящие к перестройке их конфигурации.

Интересно, что идея о химической природе шаровой молнии была, высказана еще Араго. Вот цитата из его книги:

«Эти огненные шары кажутся скоплением материи, сильно пропитанной грозовым веществом. Молния, проходя сквозь атмосферу, соединяет местами два составляющих её газа и образует азотную кислоту. Поэтому нельзя считать невозможным, что то же самое действие производят иногда мгновенные полусоединения всевозможных веществ, которые могут существовать в известном объеме воздуха».

Приведем еще один пример, который также убеждает в преимуществах химического способа хранения энергии. Оценим, какой минимальный объем требуется для хранения электрической энергии, равной энергозапасу средней шаровой молнии, т. е. 20 кДж. Современные конденсаторы позволяют хранить удельную энергию 60 Дж/л. Нетрудно подсчитать, что средняя напряженность электрического поля в таких конденсаторах со­ставляет 1,2 МВ/см, т. е. в 40 раз выше напряженности поля, создающего пробой в атмосферном воздухе. Что­бы в таких конденсаторах хранить энергию, равную энергии средней шаровой молнии, необходимо занять ими объем свыше 300 л, что более чем в 25 раз превышает объем средней шаровой молнии. Такую же энер­гию можно получить, сжигая примерно 10 спичек, кото­рые занимают объем порядка l см3, что на 4 порядка меньше объема средней шаровой молнии. Налицо до­стоинства химического способа хранения энергии.

Остановившись на химическом способе хранения энергии в шаровой молнии, проанализируем конкретные процессы такой схемы. Нетрудно установить, что наибо­лее подходящей химически активной компонентой воздуха является озон. При разных способах возбуждения воздуха он образуется с большей эффективностью и в более высокой концентрации, чем другие химически активные­ компоненты, и при невысоких температурах достаточно медленно разлагается в обычном воздухе. По­этому уделим ему особое внимание.

Общую схему процессов в шаровой молнии можно представить себе следующим образом. Озон вступает в химическую реакцию с некоторой компонентой, что при­водит к выделению энергии и вызывает свечение. Не­сколько забегая вперед, укажем, что вторая компонента не может находиться в газообразном состоянии. В противном случае мы не сможем подобрать подходящую компоненту для хемолюминесценции - процесса переработки химической энергии в энергию свечения, не сможем создать наблюдаемую сферическую форму ша­ровой молнии, не сможем удовлетворить и другим требованиям, которые вытекают из наблюдаемых данных. Поэтому химический процесс в шаровой молнии - га­зово-гетерогенный.

Однако если и в таком процессе газовой компонен­той является озон, возникает ряд противоречий. Одно из них - для осуществления наблюдаемых плотностей энергии шаровой молнии необходима высокая концент­рация озона, составляющая проценты и десятки процен­тов. Концентрация озона в естественных условиях по­рядка 10-8, предельно допустимая – 10-7, т. е. считается, что более высокая концентрация озона как силь­ного окислителя опасна для здоровья. Поэтому, если бы в шаровой молнии содержались процентные концентрации свободного озона, это заметно влияло бы на состояние наблюдавших ее людей.

Другое противоречие - физического характера. В данной схеме энергия выделяется при химической реакции озона на поверхности соответствующей компоненты. Это означает, что молекула озона, достигая поверхности второго реагента, вступает в химическую реакцию и выделяет энергию. Одновременно молекулы воздуха, сталкивающиеся с поверхностью, переносят эту энергию в воздух. Даже только такой процесс уноса энергии - за счет теплопроводности воздуха - сильно уменьшает нагревание поверхности, которое пропорционально концентрации озона в воздухе. Приведем конкретный пример.

Будем считать, что тепловыделение происходит за счет разложения озона на поверхности гетерогенной фазы с превращением его в кислород, причем каждая молекула озона при столкновении с поверхностью разлагается с единичной вероятностью. Тогда нагревание поверхности при концентрации озона в воздухе 1% равно 44 градусам. Реально этот эффект меньше, ибо имеются дополнительные каналы потери энергии (за счет излучения) и эффективность процесс а не равна единице. А слабый тепловой эффект процесса может ограничить скорость химического процесса и эффективность излучательных процессов.

Рассматриваемое ограничение, обусловлено скоростью приближения озона к гетерогенной фазе. Если газовую и гетерогенную фазы совместить с самого начала, то оно будет снято. Поэтому наиболее вероятна такая ситуация, когда гетерогенное вещество имеет пористую структуру, а активная компонента (озон) адсорбируется на ее внутренней поверхности.


^ Характер выделения энергии в шаровой молнии

Шаровая молния представляет собой такую систему, в которой выделение энергии происходит относительно медленно. В то же время, при данном процессе температура системы может существенно возрасти. Действительно, если использовать запас энергии шаровой молнии для нагревания находящегося внутри нее воздуха его температура достигнет нескольких тысяч градусов. Одновременное требование медленности и интенсивности процесса выделения энергии в шаровой молнии вытекает из ее параметров, полученных на основе наблюдений. Сочетание этих двух свойств представляет к процессу выделения энергии дополнительные требо­вания. Покажем сначала, что эти два требования не могут быть выполнены одновременно, если исследуемый химический процесс аппроксимируется некоторым одноступенчатым процессом.


^ Средние параметры шаровой молнии

Параметр

Значение

Диаметр, см

28±4

Время жизни, с

100,95±0,25

Скорость перемещения, м/с

4±1

Энергия шаровой молнии, кДж

101,3±0,2

Плотность энергии, Дж/см3

100,7±0, 5

Цвет

Белый (24±2%),желтый (24±2%), красный (18±2%), оранжевый (14±2%), голубой и фиолетовый (12±1%) и другие

Световой поток, лм

1400+800-600

Световая отдача, лм/Вт

0,7∙10±0,65

Корреляция с электрическими явлениями

70% шаровых молний наблюдалось в грозовую погоду

Сезонность

Выше 80% шаровых молний наблюдается в летние месяцы (июнь-август)

Распад

В 50±20% случаев конец шаровой молнии сопровождается взрывом, в остальных случаях - медленное погасание или распад на части

Вероятность появления,

км-2 мин-1

10-8,5±0,5

Для одноступенчатого химического процесса связь характерного времени τ процесса с температурой реаги­рующих компонент Т дается законом Аррениуса:


1/τ =1/τ0 exp (-E/ kT),

где k- постоянная Больцмана.

Выбрав в качестве предэкспоненциального коэффи­циента характерное время столкновения связанных мо­лекул τ0~10-13 – 10-12 c и потребовав, чтобы при комнатной температуре время протекания процесса со­ответствовало времени жизни шаровой молнии, τ0 ~10 с, получим для энергии активации процесса Еа=18 ккал/моль. Это значение вполне разумно, так как попа­дает в интервал существующих значений энергии активации химических процессов. Используя его, получим при Т = 400 К τ = 0,004 с, т.е. при повышении температуры на 100 градусов скорость процесса увеличивает­ся в несколько тысяч раз. Таким образом, интенсивный процесс выделения тепла, который происходит в резуль­тате одноступенчатого химического процесса, не может быть медленным, ибо его скорость зависит от интенсив­ности.

Ясно, что этот вывод не связан с числовыми пара­метрами, которые мы использовали, а обусловлен рез­кой температурной зависимостью времени протекания процесса, что, в свою очередь, определяется сильным различием между характерным молекулярным временем τ0 и характерным временем протекания процесса τ – временем жизни шаровой молнии. Проведенный анализ вызывает вопрос: а существует ли вообще химический процесс, одновременно и интенсивный, и медленный?

Многолетние экспериментальные исследования, вы­полненные в ИАЭ им. Курчатова и ИТФ СО АН СССР, дают нам пример такого процесса - горение пыли дре­весного угля в поглощенном ею озоне. Этот процесс фе­номенологически можно записать в виде следующей схемы:

C... O3→Χ→Υ→Z→ CO2→CO.

Времена медленных стадий процесса

Т,К

300

400

500

600

700

1/v

330

190

140

110

90

1/w

740

170

70

40

26


Таким образом, представленный процесс удовлетворяет набору требований, которые предъявляются к химическому процессу в шаровой молнии. Однако особенности создания «горючего» заставляют относиться к нему как к модельному.

К сказанному следует добавить, что рассматриваемый процесс, как и любой другой интенсивный процесс, может развиваться двумя путями. В одном выделяемая энергия не успевает уноситься из объема реакции, и процесс заканчивается тепловым взрывом. В другом теплоотвод достаточно эффективен, так что за счет химических процессов система нагревается до некоторой температуры и далее, по мере расходования внутренней энергии, остывает или медленно разрушается.

Исходя из характера энерговыделения, перейдем к исследованию другой стороны рассматриваемого процесса. Выясним, в каком состоянии должно находиться активное вещество шаровой молнии. Для этого сначала проверим, может ли оно быть пылью или газом. Пусть мы имеем пыль, взвешенную в воздухе. Выделение тепла за счет химических процессов внутри пылинок приводит к повышению температуры и вызывает конвективные движения в воздухе. Оценки показывают, что при перепаде температур ∆ Т~100 градусов минимальный размер вихря ι ~1 см, т. е. значительно меньше разме­ра шаровой молнии.

Тогда общую картину процесса с активным вещест­вом в виде пыли можно представить себе следующим образом. Пыль занимает некоторый объем, внутри ко­торого происходит эффективное конвективное движение разных масштабов, а за пределами движение воздуха отсутствует, так как в нем нет пыли. Поскольку воздух с трудом проникает внутрь отдельного вихря, такая картина может сохраняться относительно долго, а за это время вся внутренняя энергия будет переработана. При этом беспорядочное движение внутри объема будет выравнивать температуру в нем.

Действительно такая картина будет сохраняться в течение некоторого времени, а далее, по мере подмешивания в данный объём окружающего воздуха, он будет расти вместе с ростом размера мелкомасштабных, вих­рей, пока не потеряет форму. При этом неподвижный воздух, который окружает объем с пылью, не может проникнуть внутрь пограничного вихря, но может пройти между соседними вихрями на границе. Там он за­хватывается вихрями. Средний поток молекул воздуха внутрь рассматриваемого объема равен j= 0,1 ρυl , где ρ- плотность воздуха, υl– скорость мелкомасштабного вихря. Для атмосферного воздуха с перепадом температур ∆Т ~ 100 К получаем отсюда ха­рактерное время изменения объема, занятого пылью, τ~ Rρ/j ~0,1 с (R-10 см - радиус). Полученное зна­чение существенно ниже наблюдаемых времен жизни шаровой молнии. Отсюда приходим к выводу, что активное вещество шаровой молнии не может быть пылью. Этот вывод в равной степени относится и к газу.


^ Структура шаровой молнии

Изложенное выше дает представление о природе энерговыделения в шаровой молнии и характере протекающих при этом процессов. Однако это только одна сторона явления. Не менее важен вопрос о состоянии активного вещества в шаровой молнии. Простейшие решения здесь не подходят: газ и пыль - из-за конвективного движения; конденсированное вещество не сможет летать; пленка не выдержит напряжений и нагрузок, да и откуда ей взяться?

Правильное решение вопроса о структуре шаровой молнии было найдено ленинградскими физиками И. В.Подмошенским и его сотрудниками (1982). Они предположили, что активное вещество шаровой молнии представляет собой сгусток нитевидных аэрозолей. Такая структура не разрушается под действием конвективных потоков воздуха. Кроме того, присутствие заряда на концах такого образования создает поверхностное на­тяжение, которое не позволяет ему схлопнуться, и придаёт сгустку форму близкую к. сферической. Поэтому рассматриваемая структура не противоречит наблюдае­мым фактам.

Однако возникает вопрос о реальности такой струк­туры, о ее распространенности в природе. Еще несколь­ко лет назад такой вопрос остался бы без ответа. Те­перь же мы имеем достаточно информации, чтобы под­твердить реальность такой структуры. Да и сами авторы данной модели пришли к ней из своих экспериментов по релаксации паров металлов, где они наблюдали та­кие структуры.

Более внимательный анализ показывает, что при релаксации паров металлов, которая имеет промежуточную фазу - образование твердых частичек, - возникает структура фрактальных кластеров. Фрактальный кластер представляет собой систему жестко связанных макрочастиц. Хотя обычно под кластером понимается связанное состояние атомов или молекул, в данном случае это определение распространено на связанное состояние макрочастиц малых размеров (например, в случае релаксации паров металлов в воздухе радиус этих частиц 3-5 нм). Слово “фрактальный” отмечает дробную размерность кластера (fractal – “ дробь”, англ.). По мере роста размера фрактального кластера его масса изменяется непропорционально объёму; сами частицы занимают малую часть объема - он в основном приходится на пустоты. Этот и есть физический смысл термина “фрактальный”.

Этот вид кластеров образуется в процессе ассоциации твёрдых аэрозолей, частиц дыма, при геле образовании в коллоидных растворах. Подобные структуры наблюдаются при диэлектрическом пробое, полимеризации, а также в некоторых явлениях гидродинамики и биофизики.

Фрактальный кластер имеет рыхлую структуру, причем основной параметр, характеризующий его, - фрактальная размерность D. Если фрактальный кластер собирается из твердых частиц со средним размером a и средней массой m0 , то масса кластера m при его размере (радиусе) R задаётся формулой

m =А m0 (R/ a) D,

где А - численный множитель порядка единицы, не зависящий от размера кластера. Как видно из соотношения, плотность вещества во фрактальном кластере зависит от его размера.

Фрактальная размерность кластера определяется способом его образования. Приведем значения фрактальной размерности кластера в трёхмерном пространстве в простейших модельных случаях, когда он состоит из сферических частиц одинакового размера. Если кластер образуется путём последовательного присоединения к нему отдельных частиц, совершающих броуновское движение в пространстве, фрактальная размерность его равна 2,46±0,05. При движении частиц по линейным траекториям в этом случае возникает компактная структура (D=3). Если частицы в процессе ассоциации образуют сначала кластеры малых размеров, которые далее объединяются в более крупные, то при броуновском движении кластеров фрактальная размерность образующего кластера равна D=1,78±0,03, а при движении по линейным траекториям – D=1,94±0,08. Основываясь на этих моделях, можно представить величину фрактальной размерности реального кластера в зависимости от физических условий его образования.

Наличие фрактальной структуры предполагает определённую симметрию системы. Именно если вокруг отдельных точек кластера проводить одинаковые поверхности (в частности, сферы одинакового радиуса) с размером, значительно превышающим размер частиц кластера, то массы частей кластера, которые оказываются внутри этих поверхностей, в среднем будут одинаковыми. К этому свойству само подобия системы следует добавить еще одно: если уве­личивать объем ограничивающей поверхности, то сред­няя плотность материала кластера в этом объеме будет падать. Например, в соответствии с предыдущей формулой - сред­няя плотность_ вещества внутри, сферы радиуса r равна

ρ (r) = ρ0(a/ r) 3-D,

где а - средний радиус частиц кластера, причем a<< r, ρ0 порядка плотности материала кластера.

Таким образом, фрактальный кластер - система по своей природе и способу образования беспорядочная - обладает в среднем внутренней симметрией. Эта сим­метрия выражается свойством самоподобия и характером убывания средней плотности кластера с ростом его размера, описываемым выше указанной формулой. Кажущееся про­тиворечие между этими двумя свойствами устраняется, если учесть, что с ростом выделенного объема увеличивается и объем отдельных попадающих в него пустот.

Вернемся к реальным структурам, обладающим фрактальными свойствами. Отметим, что такие, свойства могут проявляться лишь в определенной области расстояний. Чтобы понять это, рассмотрим следующую физическую ситуацию. В некотором объеме имеется большое число частиц со средним радиусом а, причем средняя массовая плотность частиц в объеме ρ. Частицы, двигаясь в этом объеме и не выходя существенно за его пределы, сталкиваются друг с другом, объединяясь в кластеры. Малые кластеры объединяются в кластеры больших размеров и т. д. Очевидно, плотность вещества в кластере зависит от его размера и определяется выше указанной формулой. Это будет продолжаться до тех пор, пока кластеры не займут весь объем. Далее характер роста кластера изменится - последующее объединение кластеров будет определяться не характером их движения и объединения в пространстве, а их близостью. Поэтому на больших размерах кластер не будет проявлять фрактальных свойств. Таким образом, кластер характеризуется фрактальными свойствами в области расстояний

a<< r<

где в соответствии с выражением R= a( Q0/q)1/3


Газодинамика шаровой молнии

Фрактальные кластеры реально представляют собой единственное образование, обеспечивающее легкую и жесткую структуру активного вещества шаровой мол­нии. Из характера такой структуры вытекает ряд след­ствий. одно из них - возникновение у шаровой мол­нии подъемной силы за счет протекающих в ней про­цессов выделения тепла. Нагревание воздуха в области шаровой молнии вызывает конвективное движение воз­духа вверх, подобное движению клубов дыма над трубой.. Направленное движение воздуха, проходящего сквозь шаровую молнию, и создает подъемную силу. Для оценки ее, учитывая аналогию с движением дыма над трубой, можно использовать теорию Я. Б. Зельдо­вича (1937) для этой задачи.

Численные параметры этой теории определены в про­веденных в ИТФ СО АН СССР модельных эксперимен­тах. Для опыта был изготовлен из очень тонкой вольфрамовой проволоки набор комков радиусом от 0,8 до 2см и весом 20-150 мг, которые подвешивались на тонкой кварцевой нити. По прогибу нити определялась си­ла, действующая на нее со стороны комка. Комок нагре­вался лазерным излучением. Одновременно измерение температуры комка (по тепловому излучению) и подъемной силы позволило определить последнюю в зависимости от параметр6в задачи. В частности, условие всплывания шаровой. молнии, когда подъемная сила уравнивает вес конструкции, для оптически толстого (D>2) и оптически тонкого (D<2) имеет вид

m/M=8∆T/T

a/R=5ρ/ρ0*∆T/T

где T- температура окружающего воздуха, ∆T- повышение температуры воздуха внутри комка по сравнению с температурой окружающего воздуха, m- масса комка, M- масса находящего внутри его воздуха, a- радиус проволоки, R- радиус комка, ρ- плотность воздуха, ρ0- плотность материала комка. Численный коэффициент найден с точностью до 50%. Из этих формул следует, что всплывание может происходить при небольших градиентах температуры.

Скорость потока воздуха сквозь молнию, согласно теории Зельдовича, равна u=√­AgR0*∆T/T, где g- ускорение свободного падения, R0- радиус шаровой молнии, ∆T- нагревание воздуха внутри шаровой молнии, T- температура окружающего воздуха. Численный коэффициент, найденный из модельных экспериментов, составляет A=3±1. При этом понятно, что продув воздуха не только создает подъемную силу, но и обеспечивает теплоотвод.

Таким образом, зная мощность, выделяющуюся внутри шаровой молнии из выше указанной формулы, можно определить, на сколько разогревается проходящий через нее воздух. Используя мощность тепловыделения средней шаровой молнии (2 кВт∙10±0,45), получим для разогревания воздуха, проходящего через вещество шаровой молнии, ∆T=60 К∙10±0,8. Полученная оценка означает, что через шаровую молнию весьма интенсивно протекает воздух и его разогрев относительно невелик. Это и объясняет отсутствие ощущения тепла для большинства наблюдателей, находившихся от шаровой молнии на расстоянии порядка 1м.


^ Электрические явления в шаровой молнии

Электрические свойства шаровой молнии имеют принципиальное значение. Из наблюдений следует, что шаровая молния имеет в себе электрический заряд и имеет высокий электрический потенциал. Откуда же он берётся? Разобравшись в этом, можно выяснить, какие процессы им обусловлены.

Взглянем на эту проблему с другой стороны, учитывая фрактальную структуру активного вещества шаровой молнии. Как уже говорилось, такая структура образуется про ассоциации в кластер отдельных частиц. Если эти частицы заряжены, заряд может сохраниться у образовавшего кластера.

Проведём численную оценку электрических параметров шаровой молнии. Для определённости будем считать, что поверхностное натяжение α шаровой молнии равно поверхностному натяжению воды при комнатной температуре 0,073 Дж/м2. Поскольку поверхностное натяжение α=Е2R0/4π, где R0- радиус шаровой молнии, Е - напряжение электрического поля у её поверхности, то для средней шаровой молнии имеет Е=2,4 кВ/см, полный заряд 5,3∙10-7 Кул, а электрический потенциал средней шаровой молнии равен 34 кВ. считая удельный вес каркаса шаровой молнии равным удельному весу воздуха, для удельного заряда каркаса получаем 3,5∙10-8 Кул/г. Зная равновесный заряд частицы Ζ/a=-6 мкм-1, можно оценить максимальный размер частиц, составляющих каркас шаровой молнии - a<2 мкм.

Оценки показывают, что присутствие на частицах электрического заряда принципиально не изменят характера ассоциации их в кластеры. Противоречие в другом. Согласно данной оценке объемная плотность заряда шаровой молнии (в единицах заряда электрона) составляет 3∙108 см-3, что на 6 порядков выше плотности заряда в реальной атмосфере. Поскольку процессы, приводящие к такой концентрации, отсутствуют, можно предположить, что кластер образуется при неравновесных условиях в области повышенной ионизации воздуха.

Но и этого требования мало. Дело в том, что по мере роста размера кластера его равновесный удельный заряд падает, и эту разрядку осуществляет приток положительных ионов на кластер. Время разрядки обратно пропорционально плотности ионов, так что повышение степени ионизации плазмы ускоряет разрядку. Например, если в воздухе создать плазму плотности 109 см-3, содержащую электроны и положительные ионы, то время зарядки частиц окажется порядка 4∙10-8 с, а разрядки кластера -5∙10-4 с.

Для того чтобы преодолеть указанное противоречие, надо предположить, что кластер образуется в униполяр­ной плазме. Это значит, что разделение заряда в плаз­ме должно происходить за времена, большие времени установления равновесного заряда на частицах, но меньшие времени их ассоциации. Оценки показывают, что такое разделение происходит во внешних полях за времена порядка 0,01 с в силу разной подвижности ионов и частиц, несущих заряд. Поскольку энергия нескомпенсированного электрического заряда относительно невелика (~0,02 Дж), то разделение заряда не влияет на энергетику газодинамического процесса. Вместе с тем разделение заряда в данном случае требует воз­никновения высоких электрических напряжений (10—­100 кВ)


^ Механизм излучения шаровой молнии

Одна из основных проблем шаровой молнии - природа ее свечения. Наиболее вероятно, что свечение шаровой молнии нестационарно, но глаз в силу инерционности восприя­тия не замечает этой нестационарности. Чтобы оценить характеристики шаровой молнии как источника излучения, сравним её с равновесным излучателем.

Световой поток от средней шаровой молнии равен 1400-600+800 лм. Выясним, какова должна быть температура абсолютно черного тела с ра­диусом средней шаровой молнии, чтобы оно создавало такой же световой поток, что и шаровая молния. С учетом того что видность (эффективность восприятия света глазом} падает по мере изменения длины волны от зеле­ного до красного цвета, получим для температуры эквивалентного черного тела значение Т=1З60±30 К. Эта величина может служит нижним пределом эффектив­ной температуры излучающих частиц.

Анализ эффективности шаровой молнии как источника оптического излучения дает другую полезную оценку. Этот параметр характеризуется отношением светового потока источника к вкладываемой в него мощности. Для средней шаровой молнии эффективность излучения равна 10-0,2±0,65 лм/Вт. Данная величина соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой поверхности 1800±300 К. При этом отметим, что потери энергии абсолютно черного тела целиком определяются излучением, поэтому обсуждаемый параметр характеризует эффективность излучения в оптической области спектра, воспринимаемой глазом. В шаровой молнии основные потери энергии обусловлены конвек­тивным переносом воздуха. Поэтому полученная величина, видимо, может служить нижней границей эффек­тивной температуры излучения в том случае, когда оно создается поверхностью или макроскопическими части­цами.

Проанализируем теперь возможность свечения шаровой молнии за счет теплового излучения фрактального кластера, составляющего ее каркас. Одна из его осо­бенностей проявляется при излучении фотонов, длина волны которых велика по сравнению с размером частиц, из которых составлен кластер. В этом случае интенсив­ность длинноволнового излучения оказывается сущест­венно ниже, чем при излучении большой поверхности данного материала, находящегося при той же температуре. Указанный эффект может быть учтен, но он не меняет общей картины.

Тепловым излучением можно объяснить один из ва­риантов шаровой молнии, которая образуется из метал­лических паров в процессе их остывания. Сначала об­разуются аэрозоли жидкие, которые растут в паре, затвердевают и объединяются во фрактальный кластер. Будем считать, что оптическая толщина кластера мала и его можно составить из совокупности цилиндрических нитей. Далее в таблице приводятся рассчитанные времена осты­вания фрактального кластера за счет излучения нитей, пропорциональные радиусам нитей. Из анализа данных таблицы следует, что этот механизм имеет право на существование. Он может объяснить свечение шаров, ко­торые иногда наблюдаются при коротком замыкании или при взрыве проволоки. Такие светящиеся шары обычно падают на землю и гаснут.

Отметим, что время остывания в таблице рассчитано только с учетом потерь на излучение. Если принять во внимание и потери за счет конвекции окружающего воздуха, это время сократится. Наоборот, оно сущест­венно увеличится, если учесть химические реакции металлов с кислородом воздуха. Тогда к запасу энергии за счет нагревания металла добавится химическая энергия реакции, так что полная энергия будет расходоваться дольше. В этом случае необходимо знать, при какой температуре частиц эффективно протекает химическая реакция окисления металла.

^ Время остывания (τ) металлических нитей радиуса за счет излучения

Т, К


1200


1400


1600


1800


τ, с

Медь

Железо

2,8

1,3



0,74



0,46



0,31

Доля излучения в оптической части спектра


1,6∙10-4


9,1∙10-4


3,2∙10-3


7,9∙10-3


Что касается яркости свечения рассматриваемой си­стемы, то она пропорциональна массе использованного вещества (предполагается, что система оптически прозрачна) и резко зависит от температуры. Эта система заслуживает внимания, но не объясняет большинства реальных типов шаровой молнии, потому что характерное время интенсивного свечения ,металлического сгуст­ка заметно меньше обычно наблюдаемого времени жизни шаровой молнии и интенсивность свечения монотонно падает. Поэтому необходимо искать универсальные механизмы возникновения свечения в результате хими­ческих процессов.

Казалось бы, наиболее привлекательным в этом отношении является процесс хемолюминесценции, когда частицы возбуждаются в химической реакции. Приме­ром такого процесса, подходящего для нашего случая является реакция

О3+NO → О2 + N02(2B1).

Возбужденная молекула двуокиси азота образуется в этом процессе с вероятностью в несколько процентов, увеличивающейся с температурой. Эта молекула высвечивает квант, цвет которого меняется от зеленого до инфракрасного. Однако данный процесс несмотря на свою привлекательность, оказывается неэффективным при атмосферном давлении, ибо излучательное время жизни данного состояния относительно велико и при ат­мосферном давлении возбужденные частицы тушатся за счет столкновений с молекулами воздуха с вероят­ностью, близкой к единице (вероятность высвечивания N02(2B1) в воздухе при этих условиях составляет 4∙10-5).

Близкая к единице вероятность тушения возбужден­ных атомов и молекул в атмосферном воздухе свиде­тельствует о выполнении равновесных условий для излучающих частиц. Это значит, что число излучающих воз­бужденных атомов или молекул определяется темпера­турой воздуха и не зависит от процессов, которыми они создаются. Такая ситуация имеет место и для коротко­ живущих возбужденных частиц. Рассмотрим, например, резонансно-возбужденные атомы натрия и калия, для которых известны константы скорости тушения резо­нансно-возбужденных состояний при соударении с мо­лекулами азота и кислорода. вероятности высвечивания резонансно-возбужденных атомов натрия и калия при температуре 2000 К в атмосферном воздухе составляют соответственно 2 и 3 % .

Таким образом, мы приходим к важному выводу - ­интенсивность излучения возбужденных атомных частиц в атмосферном воздухе слабо зависит от способа их создании и в силу высокой плотности молекул регулируется процессами столкновения с ними, приводящими к тушению и возбуждению атомных частиц. Это значит, что условия создания возбужденных частиц при атмосферном давлении равновесные - они определяются главным образом температурой воздуха. На ос­нове этого мы можем подобрать возбужденные атом­ные частицы, излучение которых создает соответствую­щий цвет шаровой молнии.

Поскольку тепловая энергия частиц в воздухе мала по сравнению с энергией оптического кванта, то основ­ная часть видимого излучения соответствует излучатель­ным переходам атомов и молекул в основное состояние.

Кроме того, интенсивность излучательных переходов тем выше, чем короче излучательное время жизни воз­бужденного состояния. Указанные обстоятельства вме­сте с требованием, чтобы возбужденный атом и моле­кула излучали в оптической области спектра, позволяют отобрать излучательные переходы атомов и молекул, ответственные за свечение шаровой молнии. При анализе шаровой мол­нии отбор излучающих частиц должен быть проведён и по другому принципу, с учетом того что данные атомы или молекулы могут оказаться в составе активного ве­щества шаровой молнии.

Таким образом, излучение шаровой молнии создается в небольших зо­нах с высокой температурой (Т > 2000К). Возникает вопрос: каков размер этих областей? Для ответа на не­го представим себе характер образования горячих зон. Очевидно, они появляются в результате быстрого сго­рания мелких частиц активного вещества. Эти горячие зоны рассасываются за счет переноса тепла в соседние области, но пока в них поддерживается высокая темпе­ратура, они интенсивно излучают.

Очевидно, чем меньше размер начальной горячей зо­ны, тем скорее осуществляется теплопередача и тем меньшая доля энергии успевает уйти в виде излучения. Тем самым световая отдача горячей зоны определяется ее размером. Поскольку световая отдача шаровой мол­нии задана и равна примерно 0;7 лм/Вт, то при каждой температуре мы можем оценить размер светящейся зоны, отвечающий этой световой отдаче, а также первоначальный размер, занимаемый активным веществом, который оказывается порядка 3-30 мкм.


Аналоги шаровой молнии и её феноменологическая модель


^ Осветительные составы в пиротехнике

Как видно из сказанного выше, важную роль в понимании природы шаровой молнии сыграл анализ наблюдательных фактов. Он позволил установить надежные количественные размеры шаровой молнии, на основе которых можно проверить различные гипотезы относительно ее природы. Такое сопоставление гипотез и мо­делирование отдельных деталей явления позволяют по­строить физическую картину природы шаровой молнии с четко обозначенными отдельными её элементами.

Однако необходимо отметить, что в этой физической картине содержится ряд элементов, которые не кажутся естественными и могут восприниматься как некая экзо­тика. Это относится и к структуре шаровой молнии, и к механизмам ее свечения.

В то же время шаровая молния - реальное явление, так что характерные для нее свойства и процессы мо­гут проявляться в разных физических ситуациях. Поэто­му в природе и технике должны существовать аналоги шаровой молнии, которые моделируют отдельные её свойства. Через эти аналоги удобнее идти к моделированию всего явления. Мы рассмотрим два таких ана­лога - осветительные средства, обеспечивающие свече­ние в атмосферном воздухе под действием химической реакции, и аэрогели - системы со структурой шаровой молнии, обладающие низким удельным весом и высокой прочностью.

Пиротехнические осветительные средства представ­ляют собой твердую смесь химических соединений, включающую в себя одновременно окислитель, горючее и светящиеся компоненты. Поджог такой смеси сопровождается быстрым выгоранием горючего за счет сво­его окислителя и создает в зоне горения высокие темпе­ратуры вплоть до 35000 С. Находящиеся в зоне горе­ния макроскопические частицы, а также возбужденные атомы и молекулы создают яркое свечение.

Осветительные средства можно разделить на две группы. Первые дают свет в широкой области спектра, вторые - определенной окраски. Осветительные сред­ства первой группы, создающие белый свет, обеспечива­ют более высокий удельный световой выход. Излучение осветительных средств второй группы обусловлено пере­ходами определенных атомов или молекул, так что спектр излучения таких смесей сосредоточен в не широком диапазоне длин волн. Применительно к шаровой молнии нам интересны вещества второй группы. При­ведем в качестве примера параметры состава, дающего огонь желтого цвета.

Желтый цвет огня этого вещества определяется из­лучением возбужденных атомов натрия. Содержание хи­мических компонент состава желтого огня следующее: KNОз - 37%, Na2C2O4-30%, Mg-30%, смола-3%. Здесь магний - горючее, селитра и диоксалат натрия­ - окислители, а смола - связующий элемент. Образующийся при нагревании натрий обеспечивает свечение горячей смеси. Удельный запас энергии этого состава - ­6 кДж/г, в несколько раз ниже, чем у угля, температу­ра горения составляет 2500 - 3200 К. Световая отдача состава равна 8 лм/Вт, т. е. на порядок превышает на­блюдаемую у шаровой молнии. Обычный световой поток шаровой молнии может быть обеспечен 0,3 г этого состава, а энергозапас средней шаровой молнии примерно 3 г. Отметим, что вес воздуха, занимающего объем сред­ней шаровой молнии, составляет 15 г.

Существенная особенность химического процесса в осветительном составе та, что окислитель берется из самого состава, не является кислородом воздуха. Это определяет быстрое протекание реакции, создает высокие температуры и приводит к высокой световой отдаче источника света этого вида. Ранее подобный вывод о совмещении реагирующих компонент, был сделан в отношении химического процесса в шаровой молнии. При этом кислородосодержащими компонентами в атмосферном воздухе могут быть окисли азота и серы, а также соли азотной и серной, кислот.


Аэрогели

Аэрогель представляет собой макроскопический кла­стер, состоящий из жестко связанных между собой частиц. Жесткий каркас аэрогеля занимает малую часть его объема, почти весь объем приходится на поры. Первая часть названия («аэро») и отражает малый удельный вес образования. Даже первые образцы аэрогеля, полученные свыше 50 лет назад, имели удельный вес вплоть до 0,02 г/см3.

В аэрогеле не осуществляется прочная связь между ча­стицами, поэтому такую структуру могут образовывать немногие соединения. В настоящее время получены аэро­гели десяти окислов, а также их смесей, в числе кото­рых SiO2 и Al2O3. Однако наибольшее распространение получили аэрогели из двуокиси кремния. О них в основном ­и пойдет речь далее.

Аэрогели образуются в растворе при выделении данной компоненты в виде твердой фазы. В растворе создаются такие условия, что макрочастица по мере своего роста заряжается, так что присоединение к ней новых видов ионов соединения, из которого она состоит, затрудняется. Таким способом можно выделить данную компоненту в растворе в виде макроскопических частиц близкого размера.

На следующей стадии эти частицы объединяются друг с другом, образуя гель – макроскопический кластер с жестким каркасом. Если гель высушить, то получится аэрогель. Однако это сделать непросто – слишком велики силы, которые удерживают молекулы раст­вора в малых порах геля. Удачное решение этой задачи нашел Кистлер (США, 1931). Он поместил гель в автоклав и создал сверхкритические условия по температуре и давлению для молекул, находящихся в порах. Таким образом удалось выделить аэрогель, и с этого момента отсчитывается его история.

Технология производства аэрогелей достаточно громоздка, полный цикл занимает несколько дней. Кроме того, поскольку аэрогель образуется в растворах спиртов, эта технология еще и опасна. По этой причине пришлось отказаться от большой установки для его производства - она взорвалась. Все это ограничивает доступность аэрогеля и повышает его стоимость. В настоящее время основная масса производимого аэрогеля ис­пользуется в физике высоких энергий, где вопрос о его стоимости не стоит так остро.

Показана возможность использования уникальных свойств аэрогеля для целого ряда других приложений но они не получили широкого распространения. Аэрогель является удобным материалом для черенковских детекторов, и в настоящее время таких детекторов используется немало. Наибольшие из них - на ускорителе в Гамбурге объемом 1700 л и в ЦЕРНе - около 1000 аэрогеля.­

Важное практическое свойство аэрогеля - его прочность. Исследования показывают, что аэрогель двуокиси кремния сохраняет свою структуру при нагревании до 8000 ºС, а нагревание вьше1100 ºС приводит к укрупнению частиц его каркаса и спеканию. Если считать, что аэрогель разрушается при перепадах давления на нем, сравнимых с модулем Юнга, найдем, что плотность аэрогеля 0,02 г/см3 соответствует модулю Юнга 0,2 атм, т. е. для производства такого аэрогеля требуется, чтобы перепады давления на нем не превышали этой величи­ны.

Аэрогель с удельным весом, равным удельному весу воздуха при нормальных условиях, характеризуется мо­дулем Юнга ~10 Па, что соответствует звуковому дав­лению 120 дб (гул самолета вблизи от него). Отсюда следует, что может существовать аэрогель с удельным весом порядка удельного веса воздуха. Он будет обла­дать низкой прочностью по сравнению с коммерческими должен быть получен другим способом, отличным от традиционного.

Обратимся еще к одному интересному для нас пара­метру аэрогеля - его фрактальной размерности D. Кор­ректные измерения рассеяния рентгеновских лучей на геле двуокиси кремния, находящемся в растворе, дают D = 2,12±0,05. Обработка более грубых измерений для рассеяния рентгеновских лучей на аэрогеле, а также распределение пор по размерам дает D = 2,3. Трудно сказать, связано ли это расхождение с разными образ­цами или с погрешностями измерений. Используя эти значения фрактальной размерности, получим на основа­нии формулы для аэрогеля с удельным весом поряд­ка удельного веса воздуха максимальный размер пор R~100 мкм в первом случае и R~100 мкм - во вто­ром. Радиус частиц аэрогеля в этих оценках полагаем а≈3 нм, исходя из значения удельной поверхности аэрогеля.

Мы не будем останавливаться на других свойствах аэрогеля, ибо это уведет нас в сторону от нашей темы.


^ Феноменологическая модель шаровой молнии

Проведенный ранее анализ даёт возможность построить рабочую модель шаровой молнии, которая даёт схематически объясняет наблюдаемые её свойства и не противоречит современной информации о процессах в возбуждённом воздухе.

Основу шаровой молнии составляет прочный и легкий каркас типа аэрогеля. Размер входящих в него частиц не должен превышать долей микрометров, что оп­ределяется как электрическими параметрами шаровой молнии, так и скоростью сборки каркаса из отдельных частиц. Активное вещество представляет собой смесь горючего и окислителя. Возгорание этой смеси создает небольшие зоны с высокой температурой (2000-3000 К)

Присутствие в этих зонах примесей и небольших макро­частиц создает свечение. Характерные размеры, зани­маемые активным веществом, оцениваются в несколько микрон из условия, чтобы светоотдача нагретых зон со­ответствовала светоотдаче шаровой молнии.

Полученные оценки показывают, что при отождеств­лении активного вещества и каркаса шаровой молнии мы можем прийти к противоречиям. Поэтому удобнее выбрать модель, в которой каркас шаровой молнии - аэрогель, а в некоторых его порах находится активное вещество. Если каркас состоит из аэрогеля двуокиси кремния с удельным весом порядка удельного веса воз­духа, то согласно ранее приведенным оценкам размер­ пор должен быть 10-100 мкм. В них и находится активное вещество.

Выбрав в качестве активного вещества осветительный состав, находим, что его масса порядка 3 г обеспе­чивает среднюю энергию шаровой молнии. Поскольку масса воздуха (при нормальных условиях) в объеме средней шаровой молнии примерно 15 г, то сам каркас весит в несколько раз больше активного вещества.

Будем считать, что активное вещество внутри карка­са распределено в виде отдельных нитей, и рассмотрим, как происходит распространение волны химической ре­акции (горения) и свечения внутри шаровой молнии. При возгорании продукты химической реакции расширяются­ и занимают цилиндрическую область радиуса R, который связан с первоначальным радиусом нити активного вещества r0 соотношением

(R/ r0)20/ ρг ~ 104,

где ρ0-начальная ­плотность активного вещества, ρг-плотность газообразных продуктов реакции при атмо­сферном давлении и температуре горячей зоны. Фронт горячей зоны имеет вид конуса, скорость распространения фронта —υ­~ R/ r0 υ­0~100 см/с, где υ­0~1 см/с—скорость распространения волны горения в осветительном составе.

В установившемся режиме волна горения распрост­раняется одновременно по многим нитям. Приведем, на­пример, оценки для температуры 2400 К. В этом случае начальный радиус активного вещества, обеспечивающий световую отдачу шаровой молнии, равен 3 мкм, а время, в течение которого поддерживается температура в нагретой зоне, - τ = 2∙10-3 с. Это дает длину светяще­гося цилиндра l~υτ~0,1 см и его радиус R~0,03 см, т. е. площадь светящейся зоны s =2πR0 l υQ ~0,02 см2. На одной нити перерабатывается мощность p~πr02υQρ0~0,3 Вт, где Q=6 кДж/г - удельный энергозапас осветительного состава.

Полная мощность энерговыделения в шаровой мол­нии Р~ 2 кВт, т. е. одновременно горят в среднем n~Р/p~6∙103 нитей. Полная светящаяся поверхность S ~ sn ~100 см2 значительно меньше площади поверхности средней шаровой молнии (2500 см2). Поэтому из­лучение из каждой светящейся зоны свободно уходит за пределы объема, не попадая в другие светящиеся обла­сти. Таким образом, шаровая молния содержит много светящихся точек, которые воспринимаются глазом как свечение сплошной массы.

Эти основные элементы шаровой молнии следует дополнить набором деталей, в частности, теплообмен из горячих зон осуществляется за счет теплопроводности, а теплообмен для областей размером в несколько миллиметров и более обусловлен конвекцией. Для исследования отдельных свойств шаровой молнии могут, быть использованы раз­личные простые модели, о которых говорилось ранее. При изучении подъемной силы и теплоотвода такой моделью является комок нагретой проволоки, при иссле­довании максимального времени жизни и скорости по­тери заряда - изолированный заряженный шар, при оценке эффекта теплового излучения от шаровой молнии - обычный электрический утюг и т. д. Все это дополняет общую физическую картину рассматриваемого явления.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Таким образом, проведенные исследования дают описание свойств шаровой молнии и позволяют понять ос­новные закономерности, связанные с природой этого явления. Эти исследования обращают внимание на но­вые группы процессов и структур, относящиеся к шаровой молнии, но представляющие общий физический интерес, Их детальное изучение будет способствовать не только более глубокому пониманию природы самой шаровой молнии и других атмосферных явлений, но и при­ведет к развитию новых направлений физики и химии.

Схожі:

Способ хранения энергии в шаровой молнии iconНовый способ использования энергии ветра
Известные способы преобразования энергии ветра во вращательную энергию при помощи ветряков малоэффективны. Они не работают при штормовом...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconМифы и правда об альтернативных источниках энергии
Существует две крайней точки зрения на альтернативные источники энергии (или возобновляемые источники энергии)
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconИндивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: "Возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия. Общие понятия"
В данном реферате был проведен анализ традиционных источников энергии, были рассмотрены системы солнечного теплоснабжения, рассмотрен...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconИнтервальный способ определения
При анализе линейно-упругих механических колебательных систем (мкс) важное место занимают методы определения характеристик рассеяния...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconМоделирование систем хранения и предачи данных на основе биномиальных кодов в. В. Гриненко, асп
При выборе кода для передачи и хранения информации производится оценка помехоустойчивости кодов. Для этого используются различные...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconИндивидуальное задание по курсу альтернативные источники энергии на тему: "Вторичные энергоресурсы. Отработанное ядерное топливо"
Разработка процесса утилизации радиоактивных отходов с использованием микроволновой энергии
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconТеплоэнергетики Индивидуальное задание по курсу: «Альтернативные источники энергии» на тему: «Вторичные источники энергии. Бытовые отходы»
Способы переработки мусора
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconПотенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии составляют существенную долю потребностей человечества в энергетике. Мировое потребление этих источников на сегодняшний день составляет лишь ничтожную долю
Это объясняется в первую очередь тем, что в силу низкой концентрации нвиэ и их неравномерного распределения по поверхности Земли...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconМетодические рекомендации на тему «Разработка блога с использованием менеджера контента WordPress»
Обычно такие системы используются для хранения и публикации большого количества документов, изображений, музыки или видео. В интернете...
Способ хранения энергии в шаровой молнии iconПреобразование энергии ветра в тепловую. Совместная работа ветроэнергетической установки и вихревой трубы
Принципиальная схема установки по утилизации энергии ветра представлена на рис. 1
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи