Чердак. Только физика, только хардкор! - Дмитрий Побединский

Сейчас этим мало кого удивишь, однако в то время это давало просто ошеломительный эффект. Тесла показывал удивительные опыты, в которых в его руках зажигались лампочки без каких-либо проводов. Более того, в установках Теслы были очень сильные электрические поля. Настолько сильные, что, проникая в колбы с разреженным воздухом, они ионизировали его и заставляли светиться без контакта с каким-либо проводником! Казалось бы, это было явным предвестником беспроводной передачи энергии. Но стоит понимать, что огромное ее количество тратилось впустую и эффективность такого метода была крайне низкой.

Но Теслу это не останавливало. Продолжая наращивать частоту переменного тока, он добился уверенного приема получающихся электромагнитных волн на большом расстоянии. Например, в 1898 году он уже демонстрировал первую радиоуправляемую модель кораблика. И его по праву можно считать изобретателем радио, хотя в это время дюжина отличных ученых успешно работала в этом направлении, поэтому единоличного права на изобретение радио ему давать все-таки не стоит.

Логическим продолжением исследований Теслы было увеличение мощности передаваемого сигнала и, в перспективе, передача энергии по всему земному шару без проводов! Он сооружал огромные установки, изучал грозы. Он пытался использовать проводимость ионосферы и земной поверхности, однако натолкнулся на ряд сложностей.

Во-первых, для таких масштабных экспериментов требовалось очень много дорогостоящего оборудования. Но в то время никто не хотел жертвовать огромные деньги на такие фундаментальные исследования. Хотя, наверное, логичней было скупать все технологии Теслы и патентовать их, дабы никто другой не мог их использовать.

Во-вторых, Тесла, в силу своего характера, всегда работал один. У него не было команды, записей он вел мало, в основном все держал в голове. Из-за этого его деятельность быстро обрастала ореолом таинственности и загадочности.

Ну и в-третьих, вполне возможно, что он ошибался. Известно, что стоячие волны не переносят энергию. В своих наблюдениях он мог путать их с результатом интерференции обычных бегущих волн. Он пользовался своей логикой, уподоблял поля некой вязкой среде, что является не вполне верной аналогией, так что, начиная с каких-то масштабов, его суждения давали неверные предсказания.

Как видим, на протяжении всей исследовательской деятельности Тесла не изобрел ничего революционного. Все его идеи были эволюционными, и в то или иное время на земле находился ученый, который независимо от него исследовал ту же область. И если бы Тесла изобрел действительно что-то грандиозное, но ему помешали бытовые проблемы, то, без сомнения, другие ученые нашли бы способ реализовать это. Так что, скорее всего, неосуществленные планы Теслы – это результат его ошибки. Он очень красиво описывал открывающиеся перспективы своих изобретений, но не смог воплотить их в жизнь. Возможно, тогда и появилось недоверие к нему.

Гений Теслы в другом. В том, что поле его научной деятельности настолько широко, что он мог один заменить десятку лучших физиков тех времен! И тех изобретений, которые удалось реализовать, достаточно, чтобы утверждать, что Тесла – гениальный изобретатель своего времени, сделавший наш мир лучше.

3.4. Что такое шаровая молния?

Всем известно, что шаровая молния – это светящийся шар, который возникает в грозовую погоду, имеет в диаметре около 30 сантиметров и может двигаться по непредсказуемой траектории в течение нескольких десятков секунд.

Но на самом деле физики до сих пор не знают, что же такое шаровая молния. Сложность ее изучения заключается в том, что невозможно понять, где и когда она появится. Ее невозможно воспроизвести в лабораторных условиях, и поэтому приходится опираться только на свидетельства очевидцев.

Существует более 400 теорий, описывающих шаровые молнии. Среди них есть такие, как козни дьявола, происки инопланетян, маленькие светящиеся феи, галлюцинации. Давайте их отбросим и рассмотрим лишь самые основные.

Одну из гипотез предложил Петр Леонидович Капица, советский физик, нобелевский лауреат. В ней утверждается, что шаровая молния появляется в пучности стоячей электромагнитной волны, которая возникает в результате грозовой активности. Действительно, если волна падает на поверхность, то при отражении гребни волн могут наложиться друг на друга, и тогда возникнет стабильная, не меняющаяся во времени, так называемая стоячая волна. В стоячих волнах есть области, которые называются пучность (только наоборот, на картинке помечен узел – самое узкое место, а надо пометить самое широкое. Это и будет пучность). В таких областях очень высокое электрическое поле, и может возникнуть очень сильно ионизированная плазма, которую мы и называем шаровой молнией. По этой гипотезе шаровая молния подпитывается энергией электромагнитной волны, именно поэтому она может так много излучать.

Согласно другой гипотезе, шаровая молния берет энергию не из электромагнитной волны, а из химических реакций. По этой теории шаровая молния состоит из оксидов азота и озона. Внутри молнии происходят химические реакции. Однако по грубым подсчетам этой энергии не хватает для того, чтобы молния светилась так ярко. Так что наиболее состоятельной выглядит теория, в которой шаровая молния является плазмой, то есть положительными и отрицательными ионами, которые образуются в результате удара обычной молнии. В этом случае положительные и отрицательные ионы постоянно соединяются вместе и нейтрализуют друг друга. Это называется рекомбинацией. И по подсчетам, этой энергии хватает для того, чтобы шаровая молния достаточно ярко светилась.

Но есть одна проблема. Если все ионы будут перемешаны равномерно, то рекомбинация будет происходить за 1 миллиардную секунды. Вы только представьте, насколько это быстро! Но из этого затруднения был найден выход. Давайте представим молекулу воды. В ней кислород перетягивает на себя электроны, и она с одной стороны становится отрицательной, а с другой положительной. Поэтому они начинают притягиваться к положительным и отрицательным ионам, которые уже содержатся в шаровой молнии, окружают их и образуют вокруг них что-то вроде шубы. Эта водяная шуба препятствует рекомбинации ионов, поэтому очень сильно замедляет процесс.

Но из каких именно веществ состоит шаровая молния? Ответ на это может дать фульгурит. Когда обычная молния попадает в песчаный грунт, из-за высокого нагрева песок может расплавиться и при последующем охлаждении застыть в виде трубочки. Это и есть фульгурит. Их очень часто находят, и самое главное, что они внутри полые. То есть внутри них может образоваться газ, это оксид кремния, и он может вырваться наружу и образовать шаровую молнию. Более того, в 2012 году китайские ученые смогли заснять 1,5 секунды полета шаровой молнии. Благодаря прибору, на который производилась съемка, они смогли разложить свечение шаровой молнии в спектр и узнать, из каких веществ она состоит. Оказывается, что шаровая молния, помимо азота, содержит еще железо, кальций и кремний, которые в большом количестве присутствуют в почве. И это подтверждает, что шаровая молния состоит из веществ почвы, которые испаряются в результате удара обычной молнии.

Конечно же, в реальности все может быть по-другому, ведь это хоть и подробная, но все-таки гипотеза.

3.5. Топ-5 заблуждений о молниях

Обычные молнии не менее интересны, чем шаровые. Только посмотрите на них – как они красивы в замедленной съемке! Хотя молнии – явление достаточно привычное, но относительно него существуют распространенные заблуждения. Рассмотрим некоторые из них.

Многие считают, что молния – это единственное электрическое явление в атмосфере. Но и сама атмосфера наэлектризована до 400 000 Вольт. Более того, на открытом пространстве, на расстоянии между пятками и носом человека, может действовать напряжение 200 В. Но человек – это хороший проводник. Поэтому электрическое поле как бы огибает человека и не оказывает на него практически никакого влияния.

Некоторые электрические явления очень красивы. Например, огни святого Эльма. Они возникают на концах острых объектов, на линиях электропередачи. Дело в том, что чем тоньше острие, тем сильнее искривляется и, как следствие, усиливается электрическое поле. И в этой области возможна ионизация газа, который светится. А всего лишь 25 лет назад были открыты новые виды молний, которые возникают выше грозовых туч – эльфы, джеты, спрайты. Они могут быть огромных размеров и простираться до высоты 200 километров. Эти виды молний очень слабо изучены.