Шаровая молния: природа

Назовем последовательность основных состояний и характерных для этих состояний энергий, преодоление которых должно приводить к возникновению феномена. Так же, как игра в снежки требует предварительно уплотнить снег — получить снежок и затем привести его в движение, образование шаровой молнии связано с несколькими основными фазами. Прежде всего должно произойти рождение коллектива организованных с единым возбуждением электрических зарядов. Для этого необходимо, чтобы существовал некоторый порог, позволяющий как плотина определенным образом выровнять и связать воедино состояния отдельных зарядов. Таким порогом может служить основное состояние, для которого характерно сохранение постоянным объема газа. Соответствующее энергетическое пороговое соотношение, в рамках которого происходит подготовка к коллективному возмущению зарядов, имеет вид (16). Преодоление энергетического порога Wо1 (16) приводит к периодически возникающему в объеме V уплотнению электрических зарядов. Периодическое уплотнение сменяется состоянием с постоянным уплотнением электрических зарядов на новой фазе:

Ve (E – E1)2 > PпV ; E2 = + E1 , (17)

где Рп — давление, соответствующее пределу упругости среды Е1 из (16). На следующей фазе образовавшийся сгусток электрических зарядов должен освободиться от неподвижности в пространстве:

(18)

где m, g, r , l определены в § 2.9. И, наконец, преодоление дополнительного порога энергии Wo2 = mgl :

(19)

позволяет электрическому шару начать перемещение в пространстве. Целью такого перемещения может быть “сброс” электрической энергии в соответствии с теоремой Лагранжа. Например, преобразование этой энергии в тепловую. Соотношения (16) — (19), записанные в виде e Е2/K, e (E – E1)2/Pп, ... выполняют роль управляющих параметров процесса образования шаровой молнии на соответствующих фазах и являются коэффициентами подобия для различных сценариев его протекания на этих фазах.

Ударная волна

Основные состояния для газовой и жидкой сред и характерные для этих состояний энергии сохраняются теми же, что и в предыдущем случае. Однако роль управляющего воздействия в этом случае выполняет кинетическая энергия стороннего источника; возмущение представляет собой механическое движение частиц среды. Собственная энергия возмущения записывается, как и в случае звуковой волны (§ . 2.2). Звуковая волна является первой в ряду метаморфоз, которые претерпевает среда частиц при формировании ударной волны. Соответствующее энергетическое пороговое соотношение было приведено ранее. Следуя далее (§ 2.11), мы отмечаем возникновение области со сверхуплотненным веществом, которая затем отрывается от источника и начинает перемещаться со сверхзвуковой скоростью. Совокупность соответствующих энергетических пороговых соотношений приводится нами ниже:

;

;

;

.

Действуя аналогично, можно получать выражения для случая твердого тела.