Экспериментаторы из расположенного в Гатчине Петербургского института ядерной физики им. Константинова РАН создали установку, с помощью которой удается получать долгоживущие плазмоиды – искусственные аналоги молнии.
“Искусственная шаровая молния – одно из красивейших физических явлений, – говорит один из авторов исследования Сергей Степанов. – Всплывающие в темном помещении светящиеся шары представляют собой незабываемое зрелище. И они, по мнению очевидцев, очень похожи на настоящие шаровые молнии”.
Экспериментаторы проверили идею доктора физико-математических наук Игоря Стаханова, который работал в троицком Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР (ИЗМИРАН). В соответствии с ней главные условия образования шаровой молнии – сильное электрическое поле и много водяного пара. Некоторые молекулы воды в таких условиях распадаются на ионы водорода и гидроксила. Эти ионы соединяются с сохранившимися в целости молекулами и образуют сгусток холодной плазмы. Молекулы воды в нем мешают сближению ионов, и время их раздельной жизни увеличивается в миллиарды раз, т. е. достигает десятков минут. Получается плазмоид, который способен аккумулировать огромную энергию.
Чтобы воспроизвести такие условия, ученые взяли полиэтиленовую банку, наполнили ее водой и на дне разместили один электрод в виде кольца. Его соединили с одним полюсом мощной батареи, которую можно заряжать до 5,5 кВ. Ко второму полюсу батареи присоединили цилиндрический угольный электрод. Его спрятали в кварцевую трубку и поместили в центре банки. При этом трубка на полсантиметра выступала над поверхностью воды. На торец этого электрода капали 2 – 3 капли воды и быстро включали-выключали электрический ток. При этом из электрода вылетала плазменная струя, а от нее отделялся светящийся плазмоид диаметром в 15 см, который через полсекунды исчезал, распадаясь на части.
Чтобы увеличить время его жизни, ученые капали на электрод не просто воду, а смесь воды, ацетона и какого-нибудь порошка – сажи, опилок, железа, глины и многих других. Этим способом время жизни искусственной молнии увеличивали почти до секунды. Удалось поработать и с цветом плазмоида. Обычно у него была сиреневая центральная часть, окруженная желтоватой оболочкой. Добавка в воду солей кальция делала его оранжевым. На цвете сказывалась и замена электрода: “железные” плазмоиды оказывались белесыми, “алюминиевые” – белыми с красноватым отливом, а “медные” – зеленоватыми.
“Лабораторные разряды оказались не такими грандиозными, как природные, – отмечают авторы исследования. – Зато они хорошо воспроизводятся, и их легко исследовать”.