Как найти черную молнию

Таинственные явления Чёрные молнии

Что такое чёрные молнии? Это тёмные шарообразные объекты, хорошо просматривающиеся в голубом небе. Поверхность у них имеет разные оттенки. Где-то светлее, где-то темнее. Почему именно молнии, ведь они же круглые? Некоторые специалисты считают, что это не разогретые шаровые молнии. К тому же тёмные образования обладают теми же самыми свойствами, что и загадочные светящиеся шары. Они быстро перемещаются, опускаются на землю, поднимаются в воздух, мгновенно меняют траекторию.

Как подобные явления объясняет наука? Существует теория о взаимодействии магнитного поля Земли, солнечных лучей, космической радиации, электрических полей, других самых разнообразных физических и химических составляющих, находящихся в атмосфере. Ведь она представляет собой огромный воздушный океан, который по многообразию и сложности процессов ничуть не уступает водной стихии.

Сложные атмосферные процессы способствуют появлению в воздухе больших скоплений мелких жидких частиц, так называемых аэрозольных скоплений. При этом часть частиц заряжена положительно, а друга часть – отрицательно. Соответственно, частицы начинают конденсировать, слипаться друг с другом и образуют самые разнообразные по диаметру тёмные шары. Но это лишь начальная стадия процесса.

Занимает она довольно долгий период времени. При этом шары отчётливо просматриваются в небе и представляют собой тёмные, абсолютно непрозрачные объекты. Именно они и называются чёрными молниями.

Главная их функция – постепенное накопление большого количества энергии. Когда её величина становится критической, то начинается разогрев шаров. При этом их цвет меняется. Они становятся ярко-белыми или светло-жёлтыми. В ходе реакций шары то темнеют, то вновь разгораются. То есть постепенно превращаются в шаровые молнии.

Но шаровая молния живёт в природе максимум пару минут, а вот чёрные молнии могут существовать гораздо дольше. Они плавают в воздухе, оседают на различные предметы. В ночное время их не видно. Днём эти образования можно принять за птиц, летящих высоко в небе. К тому же они не доставляют никаких хлопот, пока не разогреваются. Когда же такая молния превращается в пылающий шар, то может произойти сильный взрыв.

Подобные примеры известны истории. О загадочных чёрных образованиях в небе упоминают древнеегипетские и античные источники. В 1922 году были найдены руины древнего индийского города Мохенджо-Даро. В процессе раскопок было обнаружено множество оплавленных камней и полностью разрушенные здания. Создавалось впечатление, что древний город был уничтожен мощнейшим взрывом, который по своей силе ничем не уступал ядерному.

Одна из гипотез как раз и указала на это. Выдвинули её сторонники инопланетной версии. Они предположили, что произошёл ядерный конфликт между инопланетянами, либо ядреный взрыв в результате каких-то технических недоработок. Пострадавшими же оказались жители индийского города, возраст которого соответствовал трём с половиной тысячам лет. К сожалению, больше никаких следов инопланетного присутствия найдено не был. Поэтому вопрос о пришельцах остался открытым.

Те же учёные, которые руководствуются научными догмами, заявили, что гибель Мохенджо-Даро неразрывно связана с тёмными атмосферными образованиями. В большом количестве они скопились в небе над городом, а затем превратились в яркие шары и опустились на городские постройки. Произошёл взрыв огромной силы, и утопающие в зелени садов и цветов дома перестали существовать. Погибли и все жители, так как катастрофа застала их врасплох.

Данную гипотезу можно взять за основу, так как в наше время существует немало показаний очевидцев, созерцавших чёрные молнии в действии.

Интерес вызывает рассказ жителя Москвы, который в яркий солнечный день 1982 года видел тёмно-коричневый сгусток, парящий в небе. Он переливался металлическим блеском, а затем начал медленно раскаляться. Постепенно его цвет стал белым, а форма идеально круглой. После этого произошёл взрыв. Причём от ударной волны задребезжали стёкла в близлежащих домах. Представим, что взорвался бы не один шар, а тысяча. Последствия такого катаклизма нетрудно спрогнозировать.

Нечто подобное наблюдало несколько человек в Удмуртии в 1984 году. Они увидели тёмный шар, быстро перемещающийся по небу. При этом шёл дождь и была сильная гроза. Но на фоне огромной чёрной тучи загадочное атмосферное образование хорошо просматривалось. Особенно его отчётливо было видно во время вспышек обычных линейных молний. Шар летел с большой скоростью и вскоре исчез из поля зрения. Необычность этого явления потрясла людей.

Тёмные шары можно увидеть на деревьях, крышах домов, каких-то металлических поверхностях. Атмосферный сгусток можно принять за обычный кусок грязи. Примечательно то, что если до него дотронуться или чем-то ткнуть, то шар мгновенно раскаляется и происходит взрыв. Размеры таких образований обычно соответствуют 20-25 см. То есть они небольшие, а мощность взрыва слабая.

Если кто-то станет очевидцем подобного явления, то лучше шар не трогать. Он улетит сам собой или взорвётся, не причинив практически никакого вреда. У него не хватит сил нанести серьёзный ущерб. Разве что разобьётся стекло, но такое могут совершить и мальчишки с рогатками.

Можно ли противостоять опасному атмосферному явлению? От линейных молний уже давно придумали молниезащиту. Она забирает в себя энергию разряда и уводит его в землю. Что касается тёмных шаров, то их следует уничтожать в тот момент, когда они образуются. Для этого необходимо рассеивать аэрозольные скопления. Тогда не будет химических реакций и выделения энергии.

Работы в этом направлении ведутся. Разрабатываются специальные локальные устройства. Они ориентированы на защиту конкретных производств. Что же касается крупных городов, то их воздушные пространства беззащитны. Объясняется это тем, что чёрные молнии – явление очень редкое. А людям свойственно ждать пока их клюнет «жареный петух». Только после этого они начинают понимать всю серьёзность проблемы. И хотя пример индийского города Мохенджо-Даро налицо, он не поражает воображение масштабом трагедии, хотя и заставляет задуматься о возможном страшном катаклизме.

Леонид Кириллов

Обычной молнией человека удивить сложно, это хотя и грозное, но довольно привычное явление природы. Практически каждому человеку, изучавшему школьную физику известно, что молнии представляют собой обычные электрические разряды. В них переносчиками электрического заряда между облаком и землей, или между облаками, являются электроны с относительно небольшой скоростью.

Что из себя представляют «тёмные молнии»

Освоение околоземного пространства привело к появлению непонятных сбоев в работе датчиков спутников, находящихся на относительно невысоких орбитах. При этом в грозовых облаках фиксировалась вспышка гамма-излучения.

Поначалу эти сбои пытались объяснить аннигиляцией частиц антиматерии, появлявшихся в результате обычного грозового разряда. Фиксироваться странные вспышки начали в 90-х годах, примерно два десятилетия ушло на сбор и анализ данных. В 2000-х годах ученые пришли к выводу, что существует новый вид разрядов атмосферного электричества, который получил название «темная молния».

Своим названием «темные молнии» обязаны тем, что при разряде дают очень малое количество излучения в спектре, видимом человеческим глазом. Заметить в облачном слое подобный электрический разряд практически невозможно, длится он от 0,2 до 3,5 мс и порождается частицами с энергией до 20 МэВ. Перенос энергии в этом случае осуществляется высокоскоростными релятивистскими электронами, скорость их движения приближается к световой.

Вспышки радиации, поражавшие чувствительную аппаратуру искусственных спутников Земли, появлялись вследствие столкновений высокоскоростных электронов с молекулами атмосферных газов. Вспышка гамма-излучения в свою очередь генерируют электроны и позитроны, последние аннигилируют с обычной материей атмосферы, что приводит к новой вспышке гамма-излучения. Новые гамма-кванты фиксируются аппаратурой и влияют на работу аппаратуры спутников. Дальше следует новое появление электронно-позитронных пар, и снова аннигиляция и процесс продолжается. Радует то, что это процесс затухающий.

Подобный механизм снижения напряжения внутри облаков действует гораздо эффективнее обычных молний, но и возникают «темные молнии» во много раз реже обычных. Оценить точнее частоту темных молний крайне сложно, но считается, что их число относится к обычным как 1:1000.

Насколько опасны «тёмные молнии»

Разумеется, ученых заинтересовало, а какое количество радиации может получить человек, рядом с которым произошла вспышка гамма-излучения, порожденная разрядом темной молнии. Назвать праздным подобный вопрос нельзя, поскольку чаще всего темные молнии появляются на высотах полета авиалайнеров.

Расчеты показывают, что на высоте 12 км при подобной вспышке радиации можно получить дозу сравнимую с десятком снимков во время обычной флюорографии. Эта примерно та доза, которую человек получает от естественного фона за год жизни.

Однако в данной ситуации следует учесть, что максимума гамма-излучение от темных молний достигает на высоте примерно 4800-5000 м над землей. На этих высотах интенсивность радиации раз в 10 больше, чем на высоте 12 км. Здесь человек подвергшийся воздействию последствий темной молнии получает дозу радиации, сравнимую с дозой при полном компьютерном томографическом обследовании организма.

Сравнить полученное воздействие можно с 10-летним облучением естественным фоном. Для нарушения жизненных функций организма такая доза полученной радиации недостаточна, но здоровья не прибавит точно.

Грозы – одно из самых захватывающих метеорологических явлений. Они характеризуются своей электрической активностью в виде молнии и грома, вызванной быстрым расширением воздуха, окружающего путь удара молнии. 

Но во время грозы происходит нечто большее, чем то, что вы на самом деле видите и слышите. В 2013 году ученые из Университета Бергена, Норвегия, обнаружили во время грозы еще один вид молнии, который не виден невооруженным глазом и не издает никакого звука.

Явление было не совсем новым. Еще в 1991 году, когда она была впервые обнаружена, ее назвали «темной молнией», но в то время ученые полагали, что имеют дело с гамма-лучами, исходящими из космоса.

Более поздние исследования подтвердили, что темная молния — это естественное явление, которое является неотъемлемой частью разряда молнии  во время грозы — и является полностью земным явлением.

Что такое темная молния? 

Темная молния — это всплеск гамма-лучей, возникающий при столкновении чрезвычайно быстро движущихся электронов и молекул воздуха во время грозы. Исследователи также называют это земной вспышкой гамма-излучения.

Всплеск происходит прямо перед обычной молнией, и считается, что он является частью того же процесса «разряда» молнии и считается наиболее энергичным излучением, естественным образом производимым на Земле.

В 2013 году исследователи Бергенского университета в Норвегии использовали данные со спутников, оснащенных детекторами гамма-излучения, для идентификации вспышек гамма-излучения, которые предшествовали вспышкам видимых молний. 

Это открытие было сделано случайно, когда два спутника оказались прямо над одной и той же грозой как раз в тот момент, когда возник импульс. Команда объединила спутниковые и радиоволновые данные, чтобы реконструировать эфирное электрическое событие, которое длится всего 300 миллисекунд. Они пришли к выводу, что  вспышка темной молнии была вызвана сильным электрическим полем, возникающим непосредственно перед ударом видимой молнии.

Поскольку для проверки этой гипотезы требовалось больше информации, исследователи молний в настоящее время пытаются собрать данные от Монитора атмосферно-космических взаимодействий (ASIM) , обсерватории Европейского космического агентства (ЕКА), расположенной на Международной космической станции (МКС).

ASIM использует камеры и детекторы рентгеновского и гамма-излучения, которые можно использовать для изучения молний в верхних слоях атмосферы и земных вспышек гамма-излучения (TGF), также известных как темные молнии.

Как была открыта темная молния? 

То, что мы сейчас знаем о темной молнии, является результатом совпадения. 

В 2006 году два отдельных спутника пролетели в пределах 186 миль (300 км) от грозы в Венесуэле. Первый спутник был оборудован оптическим детектором, а второй — детектором гамма-излучения. Первый спутник зафиксировал визуальную информацию о разряде молнии, а второй спутник зафиксировал вспышку гамма-излучения, предшествующую другой. 

Семь лет спустя космический исследователь Николай Остгаард и его команда из Бергенского университета разработали новый алгоритм поиска для повторной обработки данных со второго спутника. Именно так они обнаружили большое количество вспышек гамма-излучения, происходящих непосредственно перед видимой молнией — больше, чем сообщалось изначально. 

Кроме того, они обнаружили, что во время события произошел выброс радиоволн, зарегистрированный радиоприемником в Университете Дьюка в Данхэме, Северная Каролина, примерно в 1864 милях (3000 км) от шторма. 

Команда считает, что все это взаимосвязано как часть одного и того же электрического события, и реконструировала его следующим образом:

Откуда берется молния?

Типичная молния возникает, когда встречаются две электрически и противоположно заряженные области атмосферы. Эти области атмосферы обычно представляют собой грозовые облака, но также могут существовать взаимодействия между атмосферой и землей. 

Как правило, молния возникает, когда  мощные восходящие потоки в кучево-дождевых облаках (грозовые облака) заставляют капли воды и кристаллы льда тереться друг о друга. Это создает накопление положительно и отрицательно заряженных частиц. Восходящие потоки также вызывают разделение частиц — верхняя часть облака становится положительно заряженной, а основание облака становится отрицательно заряженной.

Как только отрицательный заряд в нижней части облака становится достаточно большим, оно устремляется к Земле. В то же время положительные заряды земли притягиваются к ней и текут вверх. Когда два противоположных заряда встречаются, сильный электрический ток, называемый обратным ударом, переносит положительный заряд в облако. Это то, что мы видим как яркую вспышку молнии.

Хотя многие считают, что молния движется от облака вниз или от земли вверх, на самом деле молния может двигаться в обоих направлениях. Положительный заряд на уровне земли притягивает отрицательный заряд сверху, заставляя ток течь к земле. В то же время положительный заряд земли притягивается вверх в виде удара  земли вверх.  

Отрицательно и положительно заряженные облака могут делать то же самое в воздухе, поэтому вместо разряда молнии, кажущегося движущимся к земле (или вверх от земли), вы увидите, как молния переходит из одного облака в другое.

Электрическое поле, создаваемое в облаках, может ускорять электроны почти до скорости света. Электроны могут сталкиваться с молекулами воздуха и генерировать замедляющее излучение, которое создает позитроны, положительно заряженные субатомные частицы с той же массой и величиной заряда, что и электрон, по существу частицы антиматерии . Когда электроны и позитроны встречаются там наверху , они взаимно аннигилируют друг друга, испуская гамма-лучи. 

Вот как основной процесс грозового разряда может генерировать темную молнию.

Опасна ли темная молния для человека?

Гамма-излучение на самом деле является одним из самых разрушительных видов излучения. Он ионизирующий, что означает, что он может извлекать электроны из атомов. Когда он проникает в клетки, он разрывает связи в молекулах ДНК, вызывая генетические повреждения, которые могут  вызвать рак .

Вспышка типичной молнии бьет более-менее в одно место, а вот вспышки гамма-излучения очень быстро распространяются во все стороны. Как бы тревожно это ни звучало, реальность такова, что гамма-лучи темной молнии имеют тенденцию рассеиваться, прежде чем стать опасными для живых существ на Земле.

По словам эксперта по молниям Джона Двайера из Технологического института Флориды, только люди, путешествующие на самолете во время грозы, могут получить значительную дозу ионизирующего излучения от темной молнии. Однако это смягчается, потому что а) пилоты склонны избегать грозы; б) темная молния присутствует не всегда — считается, что она возникает только один раз на каждую тысячу видимых разрядов молнии; и в) даже если кто-то подвергнется воздействию значительного количества гамма-лучей, он ничего не почувствует.

Таким образом, единственный способ узнать, подвергаются ли пассажиры воздействию темной молнии и гамма-излучения, — это полет с детекторами радиации на борту. Однако для дальнейших исследований темных молний лучше разместить детекторы гамма-излучения на спутниках, поскольку в прошлом они доказали свою полезность. 

В наши дни одними из самых мощных инструментов для прогресса в исследованиях темных молний являются Монитор атмосферно-космических взаимодействий ЕКА, расположенный на Международной космической станции, и космический гамма-телескоп Ферми НАСА.

Последний был запущен в 2008 году для изучения гамма-всплесков и переходных процессов не специально для изучения темных молний, ​​а в первую очередь для изучения темной материи, микрочерных дыр и остатков сверхновых. 

Все эти явления связаны с гамма-излучением.

На самом деле, до открытия темной молнии ученые думали, что гамма-излучение исходит из космоса. Феномен темной молнии показал им (и нам) то, что гамма-излучение порождается не только гибелью звезд и ядерными взрывами, но и земными событиями, такими как грозы, происходящие буквально над нашими головами. 

Источник: https://interestingengineering.com/dark-lightning-uncovering-the-strongest-energy-discharge-on-earth

Чёрная молния

Приложение к статье «Шаровая молния – схема устройства, причина устойчивости»

Профессор М. Дмитриев, доктор химических наук

Термин «чёрная молния» появился в научной литературе сравнительно недавно. На существование в природе этого явления указывали как результаты наблюдений, так и научные изыскания по химической физике воздушной среды. Изучались также материальные следы этого вида молний.

По мере дальнейшего развития авиационной техники и расширения масштабов её применения проблема чёрной молнии становится всё более актуальной. В связи с этим лётному составу необходимо знать её природу и свойства, так как встреча с ней в воздухе вполне вероятна.

Казалось бы, не светящейся молнии быть не может. Действительно, электрические разряды, в частности линейные молнии, как правило, сопровождаются излучением многочисленных квантов света, поэтому чёрными быть не могут. Однако среди шаровых молний чёрная совсем не редка. Сведения о ней содержатся в древних рукописях ещё античной эпохи.

Известный астроном В. Чернов описал быстро движущуюся чёрную молнию. Она возникла 23 июня 1974 года в городе Запорожье около 17 ч 45 мин во время сильной грозы с ливнем. Её полёт был хорошо заметен на сером фоне тучи. Сначала сверкнула обычная линейная молния. Вскоре рядом с ней пролетела и чёрная. Это зрелище поразило учёного своей необычностью.

Полковник А. Богданов наблюдал в районе Москвы в дневное время плавно парящую тёмно-коричневую молнию размером 25…30 см. Было отчётливо видно, что она представляла собой туманный сгусток металлического цвета. Молния имела несколько красноватый оттенок, вокруг неё слабо светился тёмно-коричневый ореол. Неожиданно она раскалилась, округлилась и взорвалась.

Чёрные молнии неоднократно наблюдались в виде наростов или комков грязи на деревьях, мачтах, крышах, металлических поверхностях. Когда их пытались чем-либо ударить или сорвать, они раскалялись и взрывались.

Как же объясняется природа чёрной молнии? Одна из теорий основана на представлении о молекулярно-аэрозольных конгломератах. В атмосфере они возникают в результате длительного воздействия на воздух солнца, космических лучей, электрических полей облаков, линейных молний, других физико-химических факторов. При этом образуются химически активные частицы, положительно и отрицательно заряженные ионы и аэрозоли. При определённых условиях возможно концентрирование этих частиц сначала в ядра конденсации, затем в молекулярно-аэрозольные конгломераты. Накопившиеся в них химически активные частицы и вещества могут реагировать между собой, что вызывает разогрев конгломерата. Он приобретает относительно сферическую форму и превращается в пылающую шаровую молнию, способную взрываться.

Шаровая молния не может существовать в светящемся состоянии более двух минут, а чёрная «живёт» гораздо дольше и нередко оседает на поверхности различных предметов. Она не видна в ночное время. Её хуже регистрируют радиолокационные средства. Чёрную молнию легко принять за летящую птицу или за какой-нибудь предмет.

С чёрной молнией можно встретиться даже там, где грозовая деятельность теоретически невозможна. Примечательно, что в большинстве случаев при приближении самолёта к такой молнии она или превращается в шаровую, или взрывается.

Особого внимания требуют чёрные молнии, осевшие на поверхности самолётов (на земле или в полёте), радиоэлектронной аппаратуре, стенках цистерн с горючим. Не следует предпринимать никаких попыток снять их или разрушить, поскольку они быстро превращаются в шаровые или взрываются, что представляет немалую опасность. Необходимо выждать или принять меры, чтобы избежать столкновения с ними.