Грозовые разряды, молнии, являются одним из видов самых высокоэнергетических явлений на Земле, и, на самом деле, они представляют собой нечто большее, чем просто яркая вспышка света и грохот громового раската. Разряды молний, как это уже давно известно, являются источником вспышек гамма-лучей, и недавно группа исследователей из Японии выяснила, что эти гамма-вспышки являются, в свою очередь, инициатором фотоядерных реакций в атмосфере, в результате которых вырабатывается антиматерия, тут же аннигиллирующая при контакте с обычной материей.
© Kyoto University/Teruaki Enoto
Гамма-вспышки от грозовых разрядов были зарегистрированы впервые в 1992 году при помощи гамма-обсерватории НАСА Compton Gamma-ray Observatory. С того времени эти вспышки, получившие название Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF), пристально изучались, и лишь недавно исследователям из университета Киото удалось найти объяснения некоторых особенностей сигналов от этих вспышек.
«Мы уже давно знаем, что грозовые разряды испускают гамма-лучи. На основании этого была выдвинута гипотеза о том, что эти гамма-лучи будут провоцировать ядерные реакции, в которых принимают участие атомы некоторых элементов земной атмосферы» — рассказывает Теруэки Эното (Teruaki Enoto), ведущий исследователь, — «Зона западного побережья Японии в зимний период является идеальным местом для проведения наблюдений за сильными грозами и молниями. В 2015 году мы начали установку на побережье сети миниатюрных гамма-датчиков, а сейчас данные, собранные этими датчиками, позволили нам раскрыть некоторые из тайн грозовых разрядов».
Во время грозы, бушевавшей 6 февраля этого года, гамма-датчики собрали весьма необычный набор данных. Четыре датчика, установленные рядом с городом Касивадзаки, зарегистрировали сильный гамма-всплеск сразу же после близкого удара молнии. Но когда ученые провели тщательный анализ данных, они обнаружили то, что на самом деле один всплеск состоит из трех следующих друг за другом всплесков разной длительность.
Первый, самый короткий всплеск, длившийся менее миллисекунды, является порождением грозового разряда. Но следующие два всплеска представляют для ученых больший интерес, ведь они являются следствием фотоядерных реакций, происходящих тогда, когда гамма-лучи первого всплеска выбивают нейтроны из атомов атмосферного азота. Выбитые свободные нейтроны поглощаются другими атомами, что приводит к возникновению свечения в гамма-диапазоне, которое длится уже несколько десятков миллисекунд.
Длительность последнего, третьего гамма-всплеска, составляет уже около одной минуты, и причина его появления еще более экзотическая, нежели причина появления второго всплеска. Атомы азота, потерявшие нейтроны, становятся нестабильными и распадаются, выпуская в пространство позитроны, являющиеся побочным продуктом реакции расщепления. Позитроны являются антиподами электронов со стороны антиматерии, и когда они сталкиваются с нормальными электронами, они аннигилируют, взаимно уничтожая друг друга. И такой процесс «суицида» позитронов-электронов также сопровождается вспышками гамма-лучей.
В скором времени японские ученые планируют установить некоторое количество дополнительных гамма-датчиков, которые, вместе с 10 уже имеющимися, позволят им собрать больше данных и изучить описанные выше явления еще более тщательно.
«Многие из людей считают, что антиматерия — это нечто, существующее только в фантастике» — рассказывает Теруэки Эното, — «Но мы утверждаем, что процесс появления и самоуничтожения антиматерии является для Земли самым обычным делом. В некоторых регионах такие явления происходят по многу раз чуть ли не каждый день».
По материалам Киотского университета через Science Daily
Исследование было опубликовано в журнале
Грозовые разряды (молнии) – это наиболее распространенный источник мощных электромагнитных помех естественного происхождения . По приближенным подсчетам в земную поверхность ежесекундно ударяют около ста молний. На окружающие предметы, электротехнические сооружения, средства связи, РЭС, живую природу молнии оказывают неблагоприятные воздействия:
− электростатическое;
− электромагнитное;
− динамическое;
− термическое;
− биологическое.
Удары молнии нередко приводят к гибели людей и наносят большой материальный ущерб.
Молния представляет собой разновидность газового разряда при очень большой длине искры. Общая длина канала молнии достигает нескольких километров. Источником молнии является грозовое облако, несущее в себе скопление объемных положительных и отрицательных зарядов. Образование таких объемных зарядов различной полярности в облаке (поляризация облака) связано с конденсацией вследствие охлаждения водяных паров восходящих потоков теплого воздуха на положительных и отрицательных капелек влаги в облаке под действием интенсивных восходящих воздушных потоков.
В природе различают три основных типа грозовых разрядов:
1. Линейная молния – имеет вид узкой полосы между облаком и землей, между облаками или между отдельными скоплениями объемных зарядов внутри облака.
2. Шаровая молния – ярко светящийся, подвижный, выпуклый, относительно устойчивый сгусток плазмы, возникающий и исчезающий по мало изученным в настоящее время причинам.
3. Тихие разряды – корона, возникающая в местах резкой неоднородности напряженности электрического поля на выступающих заземленных предметах в предгрозовой период и во время грозы.
Линейная молния (в дальнейшем молния) встречается в природе наиболее часто и является, по сравнению с другими видами грозовых разрядов, самым распространенным источником мощных электромагнитных помех.
Грозовой разряд развивается по различным путям. Внутриоблачные разряды чаще всего бывают во время гроз, возникающих высоко над землей. В таких условиях молнии легче развиваться от нижней части заряженного облака к верхней или наоборот, чем пройти долгий путь от основания облака, т.е. ближайшей к земле кромке, до земли. Внутриоблачные разряды нередко наблюдаются в засушливых районах, где облака выше над поверхностью земли, чем в районах с влажным климатом.
Для средних широт, где облака располагаются на высоте около 1 ÷ 3 км, число внутриоблачных разрядов и разрядов между облаками и землей почти одинаково.
Поляризация облака в процессе разделения зарядов происходит не одинаково. В 75 ÷ 85 % всех случаев основание облака несет отрицательный заряд, и в процессе разряда именно заряд этой полярности передается земле. При этом амплитудное значение тока молнии при отрицательной ее полярности в среднем в 1,5 ÷ 2 раза ниже, чем при положительной.
Механизм образования линейной молнии связан с постепенным накоплением разнополярных электрических зарядов на верхней и нижней частях облака и образованием вокруг него электрического поля возрастающей напряженности. Когда градиент потенциала в какой-либо точке облака достигает критического для воздуха значения (при нормальном атмосферном давлении около 3·10 6 В/м), в этом месте возникает молния, которая начинается лидерной стадией и завершается обратным (главным) разрядом. Главная стадия грозового разряда и является источником МЭМП. Ввиду того, что в облаке образуется несколько изолированных друг от друга скоплений зарядов, молния обычно бывает многократной, т.е. состоит из нескольких единичных разрядов, развивающихся по одному и тому же пути. Средняя продолжительность главного разряда 20 ÷ 50 мкс; число повторных разрядов может колебаться от 2 до 10 и более; интервал времени между повторными разрядами 0,001 ÷ 0,5 с. Как показывают измерения, разрядный ток молнии представляет собой импульс с быстрым нарастанием тока от нуля до максимума (фронт волны) и сравнительно медленным спадом (хвост волны).
При осуществлении мер защиты и определения электромагнитной обстановки (ЭМО) в той или иной области в качестве расчетных могут быть приняты следующие значения основных величин характеристики молнии.
Главное управление МЧС России по Якутии напоминает, что гроза относится к одному из самых опасных для человека природных явлений. Удар молнии может вызвать паралич, потерю сознания, остановку дыхания и сердца. Чтобы не пострадать от попадания молнии, необходимо знать и соблюдать некоторые правила поведения во время грозы.
В первую очередь необходимо помнить, что молния — это электрический разряд высокого напряжения, огромной силы тока, высокой мощности и очень высокой температуры, возникающий в природе. Электрические разряды, возникающие между кучевыми облаками или между облаком и землёй, сопровождаются громом, ливневым дождём, зачастую градом и шквальным ветром.
Сотрудники республиканского управления МЧС дают ряд простых советов, что делать во время грозы.
При нахождении во время грозы в дачном или садовом доме следует:
— Закрыть двери и окна, исключить сквозняки.
— Не топить печь, закрыть дымоход, поскольку выходящий из трубы дым обладает высокой электропроводностью и может притянуть к себе электрический разряд.
— Выключить телевизор, радиоприёмник, электроприборы, отключить антенну.
— Выключить средства связи: ноутбук, мобильный телефон.
— Не следует находиться около окна или на чердаке, а также рядом с массивными металлическими предметами.
— Не находиться на открытой местности вблизи металлических сооружений, линий электропередач.
— Не стоит прикасаться ко всему мокрому, железному, электрическому.
— Снимите с себя все металлические украшения (цепочки, кольца, серьги), уберите их в кожаную или полиэтиленовую сумку.
— Не раскрывать над собой зонтик.
— Ни в коем случае не искать убежища под большими деревьями.
— Нежелательно находиться у костра.
— Не подходите к проволочным заборам.
— Не выходите, чтобы снять белье, сохнущее на веревках, поскольку оно тоже проводит электричество.
— Не ездить на велосипеде или мотоцикле.
— Очень опасно во время грозы разговаривать по мобильному телефону, его нужно отключить.
Чтобы не ударила молния, если вы в машине
Машина достаточно хорошо защищает находящихся внутри людей, поскольку даже при ударе молнии разряд идет по поверхности металла. Если гроза застала вас в машине, закройте окна, отключите радиоприёмник, сотовый телефон и GPS-навигатор. Не следует дотрагиваться до ручек дверей и других металлических деталей.
Чтобы не ударила молния, если вы на мотоцикле
Велосипед и мотоцикл, в отличие от машины, от грозы вас не спасут. Необходимо слезть и отойти на расстояние примерно 30 м от велосипеда или мотоцикла.
Помощь пострадавшему от удара молнии
Для оказания первой помощи человеку, поражённому ударом молнии, следует немедленно перенести его в безопасное место. Прикосновение к пострадавшему неопасно, в его теле заряда не остаётся. Даже если кажется, что поражение смертельно, может оказаться, что на самом деле это не так.
Если пострадавший находится без сознания, уложите его на спину и поверните голову в сторону, чтобы язык не запал в дыхательные пути. Необходимо делать искусственное дыхание и массаж сердца до приезда скорой помощи.
Если эти действия помогли, человек проявляет признаки жизни, до приезда врачей дайте пострадавшему две-три таблетки анальгина и положите ему на голову мокрую и свернутую в несколько слоев ткань. Если есть ожоги, их необходимо обильно полить водой, обожжённую одежду следует снять, а затем прикрыть поражённое место чистым перевязочным материалом. При перевозке в лечебное учреждение необходимо уложить пострадавшего на носилки и постоянно контролировать его самочувствие.
При относительно лёгких поражениях от молнии дайте пострадавшему любое обезболивающее (анальгин, темпалгин и др.) и успокаивающее лекарство (настойку валерианы, корвалол и др.)
Воздушная оболочка вокруг земного шара состоит из нескольких слоев: тропосфера (верхняя граница 7 - 18 км), стратосфера (высота от 7 18 км над землей – до 80 км), ионосфера (от 80 до 900 км). Ионосфера – хорошо проводящая среда, являющаяся как бы обкладкой огромного сферического конденсатора, второй обкладкой которого служит шаровая поверхность земли; воздушную среду между ними можно рассматривать в качестве диэлектрика. Верхняя обкладка (ионосфера) заряжена положительно, земная поверхность – отрицательно. Напряженность электрического поля такого природного конденсатора неравномерна из-за разной плотности воздуха, у поверхности земли она составляет 120 В/м. Напряженность электрического поля в атмосфере меняется и зависит от наличия заряженных облаков.
Общая величина напряженности электрического поля у поверхности земли может достигать 5000 В/м и выше. При критических разностях потенциалов между облаком и землей (свыше 10 9 В) возникает электрический разряд, т.е. молния.
На рис. 1.5, а изображено прямое попадание молнии в кабель без пробоя изоляции жил.
Линия 1 – оболочка кабеля, 2 – две жилы кабеля.
Рис. 1.5. Прямое попадание тока молнии в кабель
При попадании молнии в оболочку кабеля, ток растекается влево и вправо и индуктирует в кабеле ЭДС (U об-ж – между оболочкой и жилой, U ж-ж – между жилами) и токи i ж. Эти ЭДС могут быть опасны для изоляции жил кабеля и подключенной к ним аппаратуры. Если при этом изоляция между оболочкой и жилами пробьется, то ток молнии попадет и в жилы (рис. 1.5, б), при этом в месте удара молнии напряжения U об-ж = 0, U ж-ж = 0, в отдаленных местах эти ЭДС могут достичь опасных значений.
На рис. 1.6 показаны случаи косвенного действия разрядов молнии.
Рис. 1.6. Косвенное действие разряда молнии
При ударе молнии в дерево разряд по его корням может пройти в кабель (рис. 1.6, а). Расстояние а , которое перекрывается электрической дугой молнии, возрастает с увеличением удельного сопротивления земли.
Второй случай косвенного действия изображен на рис. 1.6, б: при разряде молнии между облаками ток индукцирует в кабеле (и воздушных линиях) ЭДС, которые пропорционально величинами.
1.6. Высокочастотные каналы систем передачи на высоковольтных лэп переменного и постоянного тока
Провода высоковольтных ЛЭП кроме передачи электрической энергии могут использоваться для передачи сигналов связи, телеуправления и устройств защиты ЛЭП от аварийных режимов работы. Указанные высокочастотные каналы создаются на частоте 40-500 кГц.
Схема подключения высокочастотных устройств к ЛЭП по схеме "фаза–земля" представлена на рис. 1.7.
Каждый передатчик работает на своей частоте, его мощность составляет 10 100 Вт и выше. С влиянием высокочастотных каналов на каналы систем передачи (воздушные, кабельные линии связи и другие) следует считаться, если мощность высокочастотных постов превышает 5 Вт.
К источникам влияний относятся также мощные передающие радиостанции.
Рис. 1.7. Схема подключения высокочастотных устройств к ЛЭП: I, II – высокочастотные посты (связи, телеуправления, устройств защиты); П 1 , П 2 – приемно-передающие устройства; Ф 1 , Ф 2 – фильтры; С1, С2 – конденсаторы; L 1 , L 2 – дроссели заграждения, не пропускающие высокочастотные сигналы к силовому оборудованию; f 1 , f 2 – несущие частоты
Именно грозы являются показателем увеличения активности атмосферного пространства. Например, в Горном Алтае и на Салаирском кряже (Маслянинский район Новосибирской области) наблюдается очень мощная грозовая активность. Это проявляется в новых видах грозовых разрядов, не характерных для обычной грозы. В общем случае вид и характеристика грозового процесса обусловлена вертикальным энергоперетоком. В каждой грозе участвует и электричество глубин Земли, и электричество высот. В определённом смысле, каждая гроза является локальным эфировозмущением. При увеличении концентрации так называемого эфира (что то же самое, что изменение распределений первичных/тёмных материй), порядок, характер гроз, виды грозовых разрядов и прочие характеристики резко умножаются. Это не связано с увеличением частоты и массовости проводимых наблюдений. Это действительно увеличение абсолютного показателя.
В последнее время (в конце 80х годов) стал употребляться новый термин - спрайтовый разряд. Он характеризуется краткостью разряда - доли миллисекунд. Выглядит спрайтовый разряд в виде вспышек, начинающихся над грозовым фронтом на высоте 25–30 километров и уходящих на высоту до 140 км. В грозовом фронте происходит местная колоссальная энергоинжекция. Со спутников и с челночных космических аппаратов сегодня регистрируют разряды, называемые спрайты, джеты, эльфы, ангелы и т. д. Это всё новые типы грозоразрядов, которые не наблюдались вплоть до 80х годов 20 века. Следует отметить, что грозоактивность Земли имеет строгую суточную упорядоченность. Эта упорядоченность называется унитарной электроосцилляцией Земли, т. е., к примеру, когда в Лондоне семь часов вечера, во всем мире нарастает грозоактивность и по Северному и по Южному полушариям. Это общее электроатмосферное колебание Земли имеет одни причины, что еще надо выяснять.
Для характеристики наземных явлений геофизиками часто употребляются следующие выражения: полосовая молния, объемный разряд, четочная, шторовая молнии и, наконец, шаровая молния и сухие грозы.
О двух последних явлениях нужно сказать особо.
Шаровая молния. Это позор современной фундаментальной физики , поскольку до настоящего времени нет объяснения этому явлению. Шаровые молнии известны тысячелетия, но до сих пор в 95 случаях из 100, гипотезы, их описывающие, касаются только одного из множества их свойств. Остальные свойства обычно в гипотезу уже не вписываются. Сейчас этим вопросом занимаются геофизики. Шаровая молния, в сущности, является даже не молнией, а эфиродоменом (плотным сгустком первичных/тёмных материй), и повышение электронасыщенности наших городов привело к тому, что сегодня 53 % шаровых молний регистрируются именно в крупных городах. Они могут рождаться из телефонной трубки, из розетки, из телевизора. Город стал супертранслятором эфирных образований, своей деятельностью резко изменяя естественное течение тёмных материй . Оказалось, что шаровые молнии как раз и являются одним из видов "светящихся объектов" или эфирообразований, появление которых связано с электромагнитными характеристиками пространства. Шаровые молнии, как оказывается, полностью подчинены законам эфира, т. е. описываются уравнениями поляризации физического вакуума (как например в модели В.Л. Дятлова). Некоторые из видов шарообразных светящихся образований могут достигать до 8 км в диаметре. Это уже с трудом воспринимается, как шаровая молния, но это также один из её видов!
Сухие грозы. Появился и начал разрастаться новый класс гроз. Имеется в виду сухие грозы. Если вспомнить лето 1998 года, то можно вспомнить, как грозы начинались при совершенно ясном небе. Грозовые разряды и выпадение осадков оказались разнесенными во времени. Сухие грозы характеризуются, прежде всего, зарядом. Если традиционные "мокрые" грозы имели линейные разряд с отрицательным потенциалом, то сухие имеют положительный. Мощность их в 6–8 раз сильнее. Кроме того, они являются основными виновниками массовых возгораний. Ливневые грозы поджигают растительность, и сами гасят её, сухие грозы нет. Впервые такие грозы были зафиксированы в Северной Мексике, потом в Южных Штатах Америки. Сегодня число линейных разрядов такого типа достигла 50 %, при этом на 70 % выросло количество очагов пожаров.
За счет чего происходит такое расслоение влагооборота, звуковых эффектов и непосредственно самого грозового разряда? Сегодня неоднократно наблюдается ситуация, когда последовательно происходят события: гремит гром на совершенно чистом небе, через час возникает дождь, ветер и молнии, но совершенно беззвучно. Геофизики придумали термин: расслоение пространства по качеству эфировозбуждения. Термин придумали, но объяснить его пока не в состоянии, только занимаются картированием гроз. И на сегодня все больше исследователей твёрдо убеждены, что грозы являются показателями локального регионального типа эфировозбуждения, т. е. эфирной характеристикой данного региона планеты. Причем, это эфировозбуждение (изменение распределения тёмных материй в пространстве) напрямую зависит от геологического строения и состояния геофизических полей данной территории.
С середины 80-х годов грозоактивность Земли начала серьезно изучаться со спутников средневысотных орбит (где-то около тысячи километров над поверхностью Земли). Получение спутниковых данных позволило уточнить мировую карту гроз, выявить основные очаги высыпания гроз. Обнаружилось, что не все грозовые очаги прочно привязаны к определённой территории, например, Южно-Тихоокеанский или Африканский очаги. Ряд значительных грозоочагов, особенно в США (а с ними и торнадо), дрейфуют год от года по континенту. Была выявлена положительная, а для некоторых территорий (например, Якутия) отрицательная связь гроз с годами активного Солнца. Так что в последние годы в науке все более четко проявляется космоэфирная (т.е. напрямую увязананя с течением первичных/тёмных материй) природа возникновения и предназначенности гроз. Подчеркнем, что в той или иной мере грозоразряды регистрируются на всех планетах Солнечной системы .
на фото - высотный спрайтовый разряд
Итак, гроза является естественным природным процессом вертикального энергоперетока напряжений в атмосфере, ионосфере и в земной коре. Но антропологическая деятельность человечества, строительство мощных искусственных электрических энергосистем вместе с бурной эмоциональной деятельностью миллионов людей вызывает сильные искажения в электромагнитном поле планеты и напрямую связано с изменением нормальных течений первичных/тёмных материй. Поэтому все чаще и повсеместнее наблюдается изменение характеристик грозовых разрядов. Хотя безусловно, сильное влияние имеет и изменение характеристик космического пространства.
Каждый человек на протяжении своей жизни имел возможность не один раз заметить, как состояние окружающей среды и самого человека после грозы меняется. Становится легче дышать, появляются новые силы, проясняется сознание. При этом физические параметры атмосферы изменяются в сторону увеличения электронасыщенности, влажности и содержания озона. Но если создать те же условия искусственно, то полноты грозового эффекта не получается. В воздухе при естественном грозовом разряде как бы образуется ещё какой-то компонент, который производит сильный тонизирующий эффект. То же ощущение можно получить в электронасыщенных многовековых хвойных лесах. Этот компонент, который так облегчает дыхание, называют в разных теориях по-разному (прана, жива, кундалини, ци и тд). Но главное, что естественным процессом её поступления на Землю является грозовой разряд - молния.
Одно из важнейших открытий в исследовании гроз на сегодняшний день - это то, что согласно исследованиям последних лет, особенно в работах В. А. Гусева, выявлены эффекты синтеза органических веществ в каплях дождя (диаметром до 10 мкм) под воздействием спектра электромагнитных излучений от грозовых разрядов молний!
В последние десятилетия на Земле стали наблюдаться так называемые "грозовые реакторы" - грозовые образования, количество разрядов в которых превышает 300 разрядов в минуту. Значительная грозовая ионизация воздуха, как при простых грозах, так и тем более в "грозовых реакторах", способствует усилению процесса фотосинтеза. Отметим, что еще в 1785 году ботаник Гардини выявил отрицательное воздействие на рост растений экранировки естственных электрических полей. А молниевые разряды все более разнообразных видов также являются источником окислов азота, которые удобряют почву.
на фото - красные спрайтовые грозовые разряды в небе над Данией
С учетом того, что ежесекундно на земном шаре происходит 100 разрядов линейной молнии, то ежесекундная энергоемкость гроз составляет 10 в 18 степени эрг/с, или 3,14∙10 в 26 степени эрг/год. Подчеркнем, что общегодовая энергопроизводительность гроз сопоставима с энергоемкостью годовой сейсмичности - n∙10 в 26 степени эрг/год. Сходство с сейсмопроцессами можно продолжить в акустических эффектах. Установлено, что максимальная энергия грома выделяется на частотах 0,2-2Гц в инфразвуковом диапазоне, а на звуковом участке акустического спектра энергетический максимум приходится на частоты 125-250 Гц, который несколько меньше инфразвукового. В сейсмоакустике также инфразвуковые частоты пользуются большим преимуществом перед звуковым диапазоном.
