Еще один взгляд на природу шаровой молнии.

Откуда же берется значительная начальная энергия? Судя по визуальной оценке /5/ мощность излучения только в видимом свете составляла примерно 10^4 Вт по порядку величины. Учитывая возможность ультрафиолетового (очевидец потерял зрение и оно восстановилось полностью только через 2-3 недели, но лечить глаза пришлось еще месяца два, а общее недомогание длилось полгода) и рентгеновского излучений, явившихся скорее всего причиной болезни пострадавшего, уровень излучения можно поднять до 10^5 Вт. Следовательно, чтобы «выжить» первые 5-10 секунд, ШМ должна обладать начальной энергией в несколько мегаджоулей, т.к. W = 10⁵ Вт х 10с = 10⁶ Дж.

Эту энергию шаровая молния запасает в момент образования электромагнитного солитона в месте встречи лидера и стримера в виде энергии электромагнитного поля, плотность которого
&rhoэм = ( E² + c² x B² )/ 8πk (6), и, так как для волны Е= с х В (7), тогда
&rho_эм = (2c² x В² )/8πk (8)

Полную энергию солитона выразим как W = ρ_эм х V (9); объем тороида можно приближенно оценить так: V= 2 π² x R³ (см. кадр 9) (10), где R- малый радиус тора, который в наших условиях можно приближенно приравнять большому радиусу R1. Оценим индукцию магнитного поля и плотность энергии солитона, приняв его энергию равной
W = 10⁶ Dж. (11). Для этого из уравнения
Wс = ρэм х V= ρэм2 π ² x R³ = (2c² x B² / 8 πk) x 2 π ² x R³ (12)
выразим ρ_эм (13) и B (14):
ρ эм = Wс/2 π² x R³ (15) и
В= / (ρэм х 8 π k/2c² )/ ^0,5 (16), где
Wс = 10⁶ Дж;(17); R³ = (2 x 10^-2)³ = 8 x 10^-6 м³ (18),
k = (9 x 10⁹ Н х м² )/Кл², c = 3 x 10⁸ м/с – скорость света в вакууме (19).
Вычисления дают значения
ρ_эм = 10⁶/2 x 9,86 x 8 x 10^-6 = 10¹²/157,75 = 6,34 x 10⁹ Дж/м³ = 6,34 x 10⁶ Дж/л; (20)
и B= / (6,34 х 10⁹ x 8 x 3,14 x 9 x 10⁹/2 x 9 x10¹⁶)/0,5= 90 Тл. (21)
Напряженность электрического поля солитона
Е = сВ = 3 х 10⁸ x 90 = 2,7 x 10¹⁰ В/м. (22).

Магнитное поле такой величины может быть создано за счет протекания тока в канале линейной молнии. Найдем величину этого тока, считая, что радиус канала молнии Rк = 2 х 10^-2 м, малый радиус тороида Rт = 2 х 10^-2 м, тогда среднее расстояние от оси канала молнии до круговой оси тора, на котором реализуется примерно средняя величина индукции магнитного поля тороида, будет равна сумме этих радиусов, т.е. R= 4 х 10^-2 м. Величину тока выразим из соотношения
B = 2 х k x J / c² x R; J= В x c² x R/ 2 x k (23), затем, подставив численные значения, найдем:
J = 90 х 9 х 10¹⁶ x 4 x 10^-2/ 2 x 9 x 10⁹ = 1,8 x 10⁷ A (24), что
примерно в сто раз превышает по величине оценки, приводимые в справочной литературе ( примерно 10⁵ A ). Между тем, расчет по формуле
J = nSqυ (25), при вероятных значениях концентрации носителей зарядов одного знака n = 10²⁵ м^-3 ; их скорости υ= 10⁵ м/с, заряда однозарядных ионов q = 1,6 x 10^-19 Кл (26); площади сечения канала молнии S= π х Rk² = 3,14 x 4 x 10^-4 = 1,25 x 10^-3 м² ( 27 ), дает значение
J= 10²⁵ x 1,25 x 10^-3 x 1,6 x 10^-19 x 10⁵ = 2 x 10⁸ A !!! (28).

Максимальная энергия разряда может быть оценена из литературных данных, по которым разность потенциалов между нижней частью грозового облака и землей может достигать U = 10⁹ B, а максимальное значение заряда, переносимого за один разряд – q = 200 – 300 Кл., откуда энергия разряда
Wp = q x
U = 2 x 10² x 10⁹ = 2 x 10¹¹ Дж. (29).
Энергия солитона (ШМ) в 10⁶ -10⁷ Дж составляет весьма малую часть от общей энергии разряда, а именно –
10⁷/10¹¹ = 10^-4, (30) т.е. примерно 0,01 %, что, вообще говоря, подтверждает энергетическую вероятность ШМ, а ток J = 2 х 10⁸ A создает на расстоянии R = 2 х 10^-2 м магнитное поле
B= 2kJ/c² x R = 2 x 9 x 10⁹ x 2 x10⁸ / 9 x10¹⁶ x 2 x 10^-2 = 2 x 10³ Tл (!) (31),
соответствующее плотности энергии в 1,28 х 10¹³ Дж/м³ или 1,28 х 10¹⁰ Дж/л. (32)