W=299*103 кДж ≈ 300*103 кДж
В условии задачи дано время существования молнии в корыте. В связи с этим найдем мощность молнии:
P=W/∆t. P=30*103 кВт.
Мощность шаровой молнии может быть поистине огромной. Интересно, сколько молний потребуется, чтобы обеспечить промышленный город электроэнергией. Возьмем, например, такой город, как Нижний Тагил и решим следующую задачу:
Рассчитаем, сколько молний потребуется, чтобы обеспечивать Нижний Тагил электроэнергией в сутки. Если в среднем город Нижний Тагил в течение суток потребляет 800*103 кВт. электроэнергии. Мощность шаровой молнии составляет 30*103 кВт.
N=800*103/30*103 кВт = 27
Получив данный результат, можно утверждать, что использование энергии шаровой молнии является вполне реальным и выгодным. Также нужно учесть, что шаровая молния является более безопасной и экологически чистой, чем атомные электростанции.
В ходе данной работы нами были исследованы свойства шаровой молнии, ее поведение. На основе рассказов очевидцев, была рассчитана ее энергия и мощность. По полученным результатам можно смело говорить об использовании шаровой молнии. Прежде всего, это касается дешевой электроэнергии. Но главная проблема состоит в том, что мы не умеем удерживать шаровую молнию длительное время. Нам следует продолжать исследования по данной теме.
Несмотря на то, что это явление пока ещё до конца не понято физикой, не стоит относиться к нему как к чему-то крайне необычному, тем более как к сверхъестественному. Это явление до конца не изучено, но активно изучается. На сегодняшний день ясно, что шаровая молния — просто красочное атмосферное явление, проявление атмосферного электричества, и для его объяснения не потребуется привлечение каких-либо кардинально новых физических концепций.
Основной камень преткновения в этих исследованиях — отсутствие надёжной методики воспроизводимого получения шаровой молнии в управляемых, лабораторных условиях. Если бы это было достигнуто, задача была бы практически решена. Поныне в экспериментах удавалось получить нечто, лишь отдалённо схожее с шаровой молнией. И, изучая это «нечто», экспериментаторы пока не могут сказать, изучают ли они саму шаровую молнию или какое-то другое явление. Такое состояние дел в эксперименте и позволяет теоретикам выдвигать совершенно разные (а иногда и самые фантастические) предположения и гипотезы о сущности шаровой молнии.
Что может дать человеку изучение природы шаровой молнии? В настоящее время эти исследования носят фундаментальный характер, то есть пока не разрабатываются способы использования шаровой молнии в практических целях. Однако результаты именно фундаментальных исследований приводит к появлению принципиально новых видов технических устройств, радикальному изменению технологий, появлению новых видов научных знаний.
Однако уже сейчас можно обозначить достаточно весомую перспективу. Это, например, сверхмощное оптическое воздействие на протяженные объекты (в отличие от тонкого лазерного луча).
Это беззеркальные накопители энергии для сверхмощных лазеров на основе закольцовки лучей за счет рефракции.
Это, наконец, новые перспективы в решении проблемы управляемого термоядерного синтеза.
1. Видеофильм Властелин мира. Никола Тесла.
2. Демкин С. Загадка «огненных яблок / С. Демкин // Тайная власть – 2007. - №12. – С.5.
3. Коллекция рефератов и сочинений // Рефераты по точным наукам // Шаровая молния
4. Кунин В.Н. Шаровая молния на экспериментальном полигоне 2000. – С 3-5
5. Ильин. А. Шаровая молния: вопросы без ответов / А.Ильин // Юный техник – 2005. - №5. – С.40.
6. Муранов А.П. В мире необычных и грозных явлений природы // Огненные стрелы небес. 1977. – С. 83
7. Никола Тесла. Лекции и статьи // Передача электрической энергии без проводов 2003. А 153
8. Петрова И. Хоть стой, хоть падай / Петрова И. // Тайны ХХ века – 2006. - №34. – С. 15
9. Славин. С. Охотники за молниями / С. Славин // Юный техник. – 2004 - №11 – С.50.
10. Тарасов Л.В., Физика в природе // Шаровая молния С. 103-111
11. Томилин А. Загадка шаровой молнии / А. Томилин // Заклятие Фавна С. 96
12.Усанин А. Своенравная дочь Перуна / А. Усанин // Чудеса и приключения – 2006. - №9. – С. 41
13. Щелкунов Г. / Шаровая молния: наблюдения и анализ следов / Г.Щелкунов // Наука и жизнь – 2001. - №10 – С.52.
14. Интернет. Федосин С.Г. Электронно-ионная модель шаровой молнии// #"_Toc281763799">Тезаурус
Кластер – это положительный ион, окруженный своеобразной «шубой» из нейтральных молекул.
Магнитное поле – вид материи, посредством которого взаимодействуют между собой движущиеся электрические заряды.
Плазма (от греч. plasma — вылепленное, оформленное), ионизованный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных зарядов равны
Рекомбинация ионов — образование нейтральных атомов и молекул из свободных электронов положительных атомных или молекулярных ионов (процесс, обратный ионизации).
На сегодняшнее время эксперименты по созданию шаровой молнии и сравнению ее свойств с природной проводятся на экспериментальном полигоне (недалеко от г. Владимир), на уникальных крупномасштабных установках, обеспечивающих параметры процессов, близкие к параметрам природных процессов.
На полигоне расположены:
Комплекс по регистрации электрических полей КНЧ диапазона.
Приемно-регистрирующий комплекс документации вариации вертикальной составляющей электрического поля Земли в крайне низкочастотном диапазоне включает в себя около 15 регистраторов вариаций электромагнитного поля Земли (ЭМПЗ).
Систематическая регистрация вариаций ЭМПЗ дает надежду на разработку не только надежного прогноза неблагоприятных периодов с количественной оценкой степени неблагоприятности, но и предсказания самих глобальных явлений (например, землетрясений). В этом главная научная задача круглогодичной работы полигона.
Импульсную компоненту вариаций создают молниевые разряды, поэтому их регистрация также производится попутно.
Одним из интересных и до сих пор загадочных теплоэлектрических явлений в атмосфере считается шаровая молния. Ее природа занимает уму не только физиков-профессионалов, но и широкого круга любознательных людей. Естественно, она должна была попасть в круг полигонных интересов, в результате чего была поставлена задача попытаться создать на полигоне шаровую молнию искусственно.
Ясно, что на полигоне пришлось создать мощные источники электрических импульсов. И хотя их мощность значительно уступает мощности силовой цепи подводной лодки, необходимый результат был получен за счет оптимизации характеристик разряда и конструкции плазменной пушки. Рассмотрим эти источники:
Инерционный копровый накопитель энергии.
Этот накопитель – наиболее надежный и простой в управлении источник электрических импульсов полигона, однако, к сожалению, наименее мощный. Он используется в тех экспериментах, где не требуется большая мощность, но требуется хорошая дозировка получаемой энергии. Основными элементами накопителя являются электромагнит постоянного тока с броневым магнитопроводом и рабочая катушка. Электромагнит под действием силы тяжести падает по направляющим колоннам на соосно расположенную рабочую катушку так, что она входит внутрь электромагнита. При этом вырабатывается электрический импульс колоколообразной формы. Электромагнит массой 1350 кг питается от генератора постоянного тока с силой 500 А. Он поднимается лебедкой с электрическим приводом на высоту 9 м. Масса установки 4 т. Накопитель генерирует импульсы тока с энергией до 50 кДж и длительностью 50-100 мс. Максимальная мощность около 1000 кВт. Таким образом, он дает выигрыш по отношению к мощности электросети приблизительно в 10 раз.
3. Пороховой генератор сверхмощных электрических импульсов.
В отличие от копрового накопителя, при генерации электрического импульса рабочая катушка не входит, а наоборот – выстреливается из электромагнита. На вертикальной раме к противооткатному устройству подвешен электромагнит. На рабочую катушку укладывается в виде кольца пороховой заряд весом до 10 кг. Затем катушка, с помощью подвижной платформы, лебедкой вводится в электромагнит. Включается ток питания электромагнита и рабочая катушка с большой силой притягивается к магниту, замыкая без зазора броневой магнитопровод, что обеспечивает высокое значение магнитной индукции. Пространство, занятое зарядом, также оказывается замкнутым.
Платформа опускается вниз и производится выстрел. В замкнутом пространстве скорость горения пороха очень большая и давление пороховых газов быстро растет. После того как сила пороховых газов превысит силу притяжения катушки к магниту, катушка вылетит из него.
При заряде в 10 кг движение рабочей катушки происходит при усилии на нее, равном 3000 т с ускорением 1000 g. Это обеспечивает индуцирование электрических импульсов с напряжением около 1кВ при силе тока порядка 500 кА. Такой ток равносилен самым мощным разрядам природных молний. Пороховой генератор предназначен для проведения эксперимента, близкого к натуральному. В настоящее время генератор прошел наладочные испытания с уменьшенным зарядом. При выстреле в земле возникает сейсмическая волна, способная нанести вред зданию лаборатории и помешать проведению экспериментов. Поэтому генератор построен на расстоянии 40 м от здания. Для подводящей электролинии требуется 15 т медного провода.
Индукционный накопитель.
Он представляет собой индуктивность на основе U-образного разомкнутого сердечника из трансформаторного железа массой 22000 кг, имеющего сечение 0,80*0,75м2. На сердечник намотано 15 витков из параллельно соединенных медных проводов, имеющих суммарное сечение около 4*103 мм2. С целью увеличения коэффициента заполнения и исключения электрического пробоя изоляции, укладку проводов на одной части магнитопровода вели от центра к периферии, а на другой части – от периферии к центру. Общая масса накопителя около 4*103кг, индуктивность L=6,5*10-4 Гн, а запасаемая энергия при токе питания 3*104 А около 0,5 МДж.
Тепловая установка «метеотрон».
Тепловая установка метеотрон предназначена для имитации высокоэнергетических природных и антропогенных явлений в атмосфере. Ее основные части:
Цистерна для горючего (керосин) емкостью 180 м3.
Топливный насос низкого давления.
Топливный насос высокого давления (расход топлива – 9 л/с).
Топливные магистрали высокого давления с распределенными по ним форсунками (51 шт.), распыляющими керосин в туман.
Дизельный насос для подачи воды (100 л/с) из озера к соплу реактивного двигателя.
Реактивный двигатель для распыления этой воды в туман и подачи тумана к топливным форсункам.
Измерительное хозяйство.
При работе установки каждая форсунка создает вертикальный факел высотой семь метров, так что общий объем пламени около 700м3. Тепловая мощность установки около 450 000 кВт.
Установка позволяет имитировать крупные пожары (например, пожары на нефтяных скважинах), ликвидировать облачность в районе полигона, создавать грозовое облако натуральных размеров с разрядами линейной молнии на территорию полигона. Такую возможность этой установки предполагается использовать для создания шаровой молнии в натурном эксперименте.
Эксперимент по созданию грозового облака с помощью метеотрона.
Экспериментальная установка по получению и исследованию долгоживущих плазменных образований в атмосфере.
Оптическая лаборатория.
Лаборатория предназначена для решения задач, связанных с новыми технологиями в навигации и управлении движением различных объектов.
В работах Владимирского государственного университета можно выделить задачи трех этапов:
1. В лабораторных экспериментах исследовать условия получения аналогов шаровой молнии с достаточно большим времени жизни.
2. Выяснить физику возникновения светящегося долгоживущего образования, которое может рассматриваться как аналог шаровой молнии.
3. Подготовить проведение натурных экспериментов, практически полностью реализующих условия образования шаровой молнии в природе.
[1] Кунин В.Н. Шаровая молния на экспериментальном полигоне 2000. – С 3-5
[2]Щелкунов Г. / Шаровая молния: наблюдения и анализ следов / Г.Щелкунов // Наука и жизнь – 2001. - №10 – С.52.
[3] Коллекция рефератов и сочинений // Рефераты по точным наукам // Шаровая молния
[4]Усанин А. Своенравная дочь Перуна / А. Усанин // Чудеса и приключения – 2006. - №9. – С. 41
[5] Тарасов Л.В., Физика в природе // Шаровая молния С. 103-111
[6] Муранов А.П. В мире необычных и грозных явлений природы // Огненные стрелы небес. 1977. – С. 83
[7] Славин. С. Охотники за молниями / С. Славин // Юный техник. – 2004 - №11 – С.50.
[8] Интернет. Федосин С.Г. Электронно-ионная модель шаровой молнии #"#_ftnref9" name="_ftn9" title="">[9]Ильин. А. Шаровая молния: вопросы без ответов / А.Ильин // Юный техник – 2005. - №5. – С.40
[10] Никола Тесла Лекции и статьи // Передача электрической энергии без проводов 2003. А 153
[11] Видеофильм Властелин мира. Никола Тесла.
[12]Томилин А. Загадка шаровой молнии / А. Томилин // Заклятие Фавна С. 96
