мақала: Франклинді есеңгіреткен найзағай

3.9. Б.Франклинді есеңгіреткен найзағай.

Домалақ найзағайың жұмбақтары

Сызықты найзағайдың табиғаты баяғыдан түсінікті болса, домалақ найзағайдың табиғаты әлі де жұмбақ. Домалақ найзағай күн күркіреген кезде (үнемі емес) пайда болып, кейде кәдімгі найзағайдың соққысынан кейін пайда болады.

Найзағайды зерттеу тарихынан

Байырғы адамдарға түсініксіз құбылыс қатты әсер етті. Тынымсыз еңбектің арқасында зерттеушілер найзағайдың табиғаттан тыс құбылыстар екендігін анықтады. Найзағай құбылыстарының электрлік табиғаты XVIII ғасырдың ортасында дәлелденді . Американ ғалымы Вениамин Франклин күн күркілеген сәтте жоғарыға электр ұшқынын анқытау үшін металл өткізгішпен жалған батпырауық жібері. Франклинге ауа қабатындағы электр заряды кәдімгі электр заряды секілді болып көрінді. Найзағайдың электр табиғатын дәлелдеген ғалымдардың қатарында М.В.Ломоносов пен оның досы Г.В.Рихман да болды.

1752 жылдың жазында олар күркіреу кезін бақылайтын машина құрастырды. Ломоносовтың үйінің шатырына жекеленген ұзын темір сырғауыл орнатып, түбі тұрғын үйдің ішіне кіріп тұрды. Сырғауылдың төменгі түбіне темір сызғыш бекітіліп, жоғарғы жағына жібек жіп байлады. Осындай машина Рихманның үйіне де орнатылды. Күркіреу бола бастағанда металлдан жасалған сырғауыл мен жіп байланған сызғыш заряд алды, және жіп , одан тебіле отырып біршама бұрышқа ауытқыды. Күркіреу жақындап , қатайған кезде сызғыштан ұшқын шыға бастады.

Осындай тәжірибелерді зерттеу кезінде 1753 жылы Рихманға домалақ найзағай түсіп қайтыс болды. Осы шатырлаған найзағай ойнаған сәтте Ломоносовта өз үйінде тәжірибе жасаған екен. М.В.Ломоносов : «Кенеттен күн күркіреп , дәл осы мезетте қолыма темір ұстап тұрғанда ұшқын сатырлады. Меннен бәрі аулақ кетті.» Бірнеше минуттан кейін Ломоносов Рихманның жай түсіп қайтыс болғандығын естейді.

Сызықты найзағай

Кәдімгі (сызықты) найзағайдың разряды 0,1-0,2 с дейін созылады және бірнеше серпіліс туғызады. Серпілістер бірінен-бірі бөлек аз уақыт ішінде (50 мс ішінде) , ағын түріндегі найзағайлар ток тасымалдамайды.

Бірінші серпіліс сатылы басшы ретінде –бұлт пен жердің арасындағы (екі бұлт арасындағы) плазмалық каналдың туындауына әкеп соғады. Бұл үрдіс 10-20 мс уақыт аралығында өтеді, әдетте ол бұлттан басталып жерге дейін таралады. Канал құрылып болғаннан кейін , одан ток аға бастайды (соққы қайтып оралады), ток күші 10-20 мың амперге дейін барады. Өте тез уақыт аралығында соққы қайтады, осыдан соң ток тоқтайды ,пайда болған канал ыдырайды. Оның температурасы 20-30 мыңнан бірнеше мың градусқа дейін төмендейді , иондалу дәрежесі де төмендейді. Каналдың жарқырауы бірден төмендейді. Бірақ біз оны байқай бермейміз, өйткені 30-60 мс аралығына жаңа серпіліс пайда болады.

Екінші серпіліс бұрыңғы қалпына келгеннен кейін басталады. Бұл үрдіс , бірінші серпіліске қарағанда аз уақытта (1-2 мс ішінде) өтеді. Қайтадан соққы қайтып орындалады. Бұл үрдіс 3-4 рет қайталанып барып тоқтайды.

Бұлттар мен жердің арасындағы потенциалдар айырымы жүздеген миллион вольт , ал сызықты найзағайдың каналының ұзындығы бірнеше километрге дейін жетеді. Әрбір серпілісте 3-4 Кл заряд тасымалданады, бір разряд кезіндегі жалпы заряд орта есеппен 10-20 Кл. Найзағайың разрядының әсерінен бірнеше миллиард джоуль энергия болса , ал әрбір серпілісте 5*10⁸ Дж шамасында энергия бөлінеді . Қайтып оралған соққы аз уақытта болғандықтан, оан бөлінген қуат аса үлкен мөлшерде алпауыт мәнге , яғни 10¹¹-10¹³ кВт қа тең болады.

Жердің үстіңгі қабатындағы электр өрісінің кернеулігі әдеттегі жағдайда шамамен 100 В/м ге тең , ал найзағай кезінде 10⁴В/м –ге дейін жетеді.Бұлттардағы электр өрісінің кернеулігі үлкен болуы мүмкін, бірақ ол артпайды 3*10⁶В/м , бұл шама құрғақ ауадағы атмосфералық қысымда байқалады. Әдетте бөліну бұлттан басталып жерде таралады. Жетекші каналдың көрінетін диаметрі 1м, бірақ тоқтың негізгі бөлігі қайтқан соққы кезінде сүйір канал болып 1 см ағып өтеді.

Шар найзағайды зерттеу тарихы

Дөңгелек найзағай туралы бізге не мәлім екендігін байқайық. Бірақ ойға күдік тудырады. Көбі бұл құбылыстың бар екендігіне күмәнмен қарайды. Дөңгелек найзағай біздің өй өрісімізде із қалдырғандығы туралы болжам бар, пайда болған нысананы көзің ішкі тор қабығы әдеттегі найзағайдың жарқылы ретінде сезінеді. Шынығында дөңгелек найзағай бірсыпыра жағдайларда көрінді және сызықты найзағай жақын емес разряд тудырды және оны біруақытта бірнеше адам бақылап суреттеді. Дөңгелек найзағайдың түсірілген фоталары өте аз , нақты дәлдікпен түсірілмеген.

Біздің дөңгелек найзағай құбылысы туралы басты және әзірге жалғыз деректеме , көзбен көрген бақылаушылар ғана болып отыр. Соңғы жүзжылдық ішінде дөңгелек найзағайды байқаған 1000 нан астам оқиғалар тіркелді. Дегенмен бұл куәгерлердің көпшілігінің нақтылығын бағалау қиын.

Өткен ғасырдың бірінші жартысында француз физигі Араго зерттеу барысында 30-ға жуық шар найзағай туралы мәлімет жинақтады. 60-шы жылдарда АҚШ-та осы найзағайды байқаған адамдардан сауалнамалар алынды. «Наука и жизнь» журналы оқырмандарына шар найзағай туралы сауалнамаға жауап берулерін сұрады. Эксперимент сәтті болды. Шар найзағай туралы мағлұматтар табылды.

Шар найзағайдың қасиеті

Шар найзағай шар тәріздес , диаметрі бірнеше сантиметрден бір метрге дейін жетеді. Жиі кездесетін найзағайдың диаметрі 10 нан 30 см-ге дейін болды. Найзағай бірнеше секундқа дейін жетті.

Шамамен 50% жағайда шар найзағай жарылып, үлкен шығынға ұшыратқан. Кейбір жағдайларда ол ыдырап жан-жаққа тарайды немесе тыныш қана сөнеді. Бірден сөнген кезде еш із қалмай қалады, тек біраз тұман байқалады. Кей жағдайларда ағаш бөренені жарып жібереді. Электр резеткасын жағып жіберу жиі кеpдеседі. Шар найзағай су толы үлкен ыдысқа түсіп , нәтижесіне су қайнап кеткен. 18 л судың 1 л буланып қалғаны қайнаған.