Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Огни cвятого Эльма и шаровая молния в лаборатории Богдана Войцеховского

В.C. Тесленко

(Из истории искусственно полученных огней cвятого Эльма и шаровой молнии в лаборатории Богдана Войцеховского)

"На рис. 1 представлена фотография огня св. Эльма размером ~5 см на подвешенном в воздухе лепестке растительного происхождения, помещенном в однородное электрическое поле ~3 кВ/см. Огонь св. Эльма на лепестке - концентраторе электрического поля - можно рассматривать как модель шаровой молнии (ШМ)". Так начинается лаконичная статья в журнале "Доклады Академии Наук" (1987, Том 295, № 3, стр. 580-582).

Рис. 1. Модель шаровой молнии - изолированнный огонь св. Эльма размером ~5 см на лепестке. Расстояние между дисковыми электродами 25 см, напряженность поля ~3 кВ/см. Лепесток подвешен на стеклянном изоляторе длиной 0,5м. На левом конце лепестка видна отрицательная тлеющая корона, обеспечивающая токовую подпитку огня св. Эльма.

Это самые первые в мире результаты экспериментального моделирования шаровой молнии в лабораторных условиях, с наиболее близкими свойствами к шаровой молнии, наблюдаемой в Природе.

Авторам удалось создать условия искусственной атмосферы типа "холодного пара" в электрическом поле, что соответствует высокой влажности воздуха в периоды грозовых дождей, когда и наблюдаются образования шаровых "плазмоидов", которые и называют "шаровой молнией".

Вот как комментируют сами авторы свои первые экспериментальные результаты по генерации огней святого Эльма в лаборатории в журнале "Наука и Жизнь" (1976, №5, с. 21).

"В ненастную погоду на острых концах шпилей башен можно увидеть голубое свечение. Светятся верхушки мачт у кораблей, скалы в горах, ветки деревьев. Свое название огни святого Эльма явление получило в средние века: его наблюдали в Италии на башнях церкви святого Эльма. Многие ученые считают, что огни святого Эльма это свечение коронного разряда. Эксперименты, проведенные с потоком заряженных капель, приводят к иной точке зрения.

Для моделирования атмосферного электричества, в особенности такого интересного явления, как шаровая молния, нужно создать в лаборатории "грозовые облака" с очень большой плотностью заряда. Эту проблему можно решить, создав облака из заряженных капель. Специально сконструированный генератор позволяет получить довольно плотную струю заряженных водяных капель, которые выносятся мощным потоком воздуха (размеры капель - несколько микрометров). После вылета из генератора струя из-за трения и перемешивания с окружающим воздухом быстро замедляется. При этом возникают сильные электрические поля. Различные предметы, поставленные в поток заряженных капель, начинают светиться. Светятся кончики пальцев руки. От вставленного в поток конуса свечение расходится в виде веера. Если в поток поместить карандаш, то светятся оба его конца. Свечение интенсивное, оно отчетливо видно на расстоянии трех метров.

По-видимому, огни святого Эльма вызваны именно таким свечением предметов в потоке заряженных капель. Как представить себе поток заряженных капель в природе? В ненастную погоду ветер создает горизонтальный поток воздуха, над землей несутся низкие облака, капли воды в них заряжены, попадающие в такой поток высокие предметы начинают светиться". Более детальные научные результаты, конечно, надо смотреть в научных статьях.

Первая публикация Богдана Вячеславовича и Богдана Богдановича Войцеховских на тему шаровой молнии и огней св. Эльма была представлена в ДАН в 1974 г.(т. 218, №1, с.77-80) где были высказаны основные идеи о механизмах шаровой молнии. Высказанные в статье идеи потом стали использоваться другими авторами в ряде теоретических публикаций с различными модификациями (библ.УФН 1992 г.т.162, № 8, с 41-81). Но сколько ни упражняйся в размышлениях необходимо подтверждение высказанных моделей экспериментально. И вот первые результаты были получены в 1976 г.: На Рис. 2 представлена фотография впервые полученных огней св. Эльма в лабораторных условиях с автором постановки экспериментов Богданом Вячеславовичем Войцеховским.

Рис. 2 . Богдан Войцеховский демонстрирует эффект образования огней святого Эльма в своей лаборатории. Слева виден генератор капельного облака, в которое введена ваза.

Существует множество различных теоретических размышлений на предмет объяснения природы шаровой молнии и огней св. Эльма, но только модельные эксперименты были и будут всегда основой в понимании правильности наших представлений о Природе. Именно такие фундаментальные эксперименты и были поставлены и выполнены в Институте гидродинамики в лаборатории Богдана Вячеславовича Войцеховского.

Первые экспериментальные результаты были опубликованы в журнале "Письма в ЖЭТФ" (1976 г, т 23, в.1, с. 37-39). Изюминка в постановке экспериментов заключалась в том, что Войцеховскими была создана установка по генерации "облака заряженных капель" в виде распыления воды до капелек ~ 10 мкм в электрическом поле до 3 кВ/см.

Результаты исследований Войцеховских освещались в ряде популярных изданий и отмечены в научном обзоре Смирнова Б.М. (УФН, 1992) на тему проблем шаровой молнии, с представлением фотографий, полученных Войцеховскими.

Результаты исследований Войцеховских по объяснению природы огней cв. Эльма и шаровой молнии несомненно войдут в историю физики, как образец высокого уровня творческой мысли Российских ученых. Это гордость Института гидродинамики СО РАН им. М.А. Лаврентьева. Не случайно Михаил Алексеевич Лаврентьев любил Богдана Вячеславовича, так как он видел в нем талантливого ученого и учителя. И это виденье оправдалось в полной мере.

В 1977 г. установка, на которой были получены модельные огни святого Эльма, вывозилась в Москву в Институт проблем физики, в лабораторию П.Л. Капицы для демонстрации московским физикам столь важного результата в физике светящихся природных явлений. Техническое обеспечение работы установки выполнял Михаил Савельевич Мандрик. Вот что он рассказывает. Для увеличения эффекта свечения Богдан Вячеславович поручил сотрудникам регулярно смазывать перила лестницы обычным маслом. Посетители приходили в комнату, где стояла установка, с "готовыми" руками на которых был тонкий слой углеводородов, это обеспечивало более яркий эффект демонстрации огней Эльма. Этот факт дополнительно подтверждает правильность мыслей Войцеховских в понимании природы явления. В Природе концентраторами напряжения являются зольные частицы, которые могут перемещаться в электрическом поле и гидродинамическом потоке, в виде кластеров, фракталов, вихрей. Это проверялось с помощью сжигания капель бензола в поле электродов как на Рис.1.

На основе полученных Войцеховскими знаний о природе огней св. Эльма и шаровой молнии уже можно с уверенностью сказать, что светящиеся в воздухе "плазмоиды", получаемые в полях СВЧ и лазерного излучений - это явления далекие от наблюдаемых в Природе светящихся объектов, которые наблюдаются в периоды грозовых дождей.

Несомненно, что еще более глубокие исследования шаровой молнии будут продолжаться, но следует отметить, что результаты, полученные в Институте гидродинамики на эту тему, определили главный вектор дальнейших научных разработок, которые заключаются в том что: "на пути темного тока реализовано изолированное свечение (рис. 1), поддерживаемое этим же током. Изолированное свечение имеет стримерную природу и связано с концентратором силовых линий, который может парить в воздухе под действием электрических и аэродинамических сил. Яркость и размер изолированного свечения повышаются за счет эффекта влажности".

Мне повезло в том, что я непосредственно и позитивно общался с Богданом Вячеславовичем и его сыновьями, начиная с 1959 года. Я лично видел огни Эльма на своих руках, и показывал их школьникам ФМШ-а. Мне очень повезло, что я плотно работал на протяжении многих лет с непосредственным учеником Богдана Вячеславовича Вячеславом Владимировичем Митрофановым, который оставил во мне глубокие начала духовной и творческой мысли, как внучатое наследие Богдана Вячеславовича. В мыслях талантливых исследователей и учителей, Рема Ивановича Солоухина, Анатолия Анатольевича Бузукова, Евгения Ивановича Биченкова мне удается видеть не только суть природных явлений, но и суть бытия.


      


Дек 12, 2018 Семинар "Механика макро- и нано-структур" 17.12.2018, 14-30
В понедельник, 17 декабря 2018 г. в 14-30 в конференц зале ИГиЛ СО РАН состоится научный семинар исполнителей...

Дек 12, 2018 Cеминар "Новые материалы: получение, свойства, применение", 17 декабря 2018 г. в 10-00
17 декабря 2018 г. в 10-00 в  ИГиЛ СО РАН,   в зале ЛДВ  состоится  семинар...

Дек 12, 2018 Конкурсы РФФИ

Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) и Правительство Новосибирской области, действуя...

Окт 1, 2018 Новый конкурс РНФ. Совместно с ANR

РНФ объявил об открытом публичном конкурсе на получение грантов Фонда по приоритетному направлению...

Ноя 28, 2018 XII Съезд механиков
XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики состоится в...

Ноя 20, 2018 International mine water association conference

5-19 июля 2019 года  на базе Пермского государственного национального исследовательского университета...

Рассылки
Яндекс.Метрика