В.Мантуров

 ФОТОНЫ, ПОХОЖЕ, СПОСОБНЫ  РАСПРОСТРАНЯТЬСЯ ВСПЯТЬ

                                                           или

КАК СПРАЙТЫ, ЭЛЬФЫ, СИНИЕ СТРУИ ПОДПИТЫВАЮТ ЛИНЕЙНЫЕ МОЛНИИ, ИХ ПОРОДИВШИЕ

              Линейные молнии, когда им в многократных разрядах недостает электронов, начинают заимствовать (отбирать, вычерпывать, умыкать, отсасывать) их из мезослоя и ионосферы. Это наиболее характерно, по сложившемуся мнению, для так называемых (10 %) «положительных» молний. Они свою превосходящую мощь обретают, питаясь зарядами положительного слоя облака (верх наковальни), после чего вынуждены преодолевать границы облака и устремляться ввысь, в ионосферу. Осуществляются такие процессы благодаря так называемым транзиентным явлениям. Их называют спрайтами. К явлениям подобного рода относят и эльфы и голубые струи (джеты).

             Участие в этих процессах фотонов, способных распространяться вспять, разумеется, лишь догадка, гипотеза, а не утверждение.

            Но в поисках истины при недостатке экспериментальных фактов мы можем опираться,   к сожалению, только на догадки и на интуицию.

            И сразу же возникает множество вопросов. «Вспять» - Ересь? Возможно. А если не ересь?! Другие версии есть? Тогда каким образом, с помощью каких физических механизмов, почему и при каких условиях возникают эти транзиентные явления? 

                                                            Спрайты

 Википедия. Спрайт – редкий вид грозовых разрядов. Это некоторое  подобие молнии, бьющей из облака вверх.

           Такое определение не может оставаться единственным и надолго. В журнале «Вокруг света» №12  2009 А. Костинский определил это так: «Спрайты – очень яркие объемные вспышки, возникающие на высотах 70-90 километров и спускающиеся вниз на 30-40 километров, а иногда и больше».

           Как и почему они возникают на краю земной атмосферы, до сих пор неясно.

           Не наблюдая вспышки этих призраков лично, не о чем размышлять! Поэтому почерпнем впечатления тех физиков и исследователей, кому посчастливилось сфотографировать столь скоротечные явления. Но и счастливчики пока далеки от понимания увиденного, о чем и свидетельствует множество однообразных описаний этих явлений, повторяющихся и повторяющихся в Интернете, и поэтому здесь нет смысла их  персонифицировать.

         По поводу природы пляшущих призраков – растерянно говорится  во многих файлах  примерно так: «Нельсен пока находится в полном недоумении, как и его коллеги  Европейского космического агентства».

         И немудрено.  Только когда стали применять видеокамеры, способных снимать 10000 кадров в секунду, открылись некоторые важные подробности.

         Так, например, на раскадровке стало видно, что таинственные свечения зарождаются в виде огромных шаров. Сначала они летят вниз (вверху), потом вверх (внизу). [1]

          Более поздние исследования приносят информацию об изменении и детализации в описаниях этих загадочных явлений:  «И оказалось, что спрайты это вовсе не медузы, а подпрыгивающие шары…  яркие сгустки напоминают шаровую молнию размером с футбольное поле, - уверяет Нельсен. – Сначала они летят вертикально вниз, потом – вверх.  Скорость – одна десятая  скорости света».  И далее:  «На одном из снимков видно, как от сгустка что-то сыплется». 

          Если «что-то сыплется», то это или что-то лишнее, уже ненужное, или чему-то (так и тянет сказать «кому-то») очень необходимое. Сыпаться могут ионы, частицы. Но почему это происходит? Каковы причины, вызывающие эти явления? И почему они сопутствуют грозовым явлениям, разрядам молний, и как уже догадываются, разрядам сверхмолний (супермолний)?  Видимо, линейным молниям все-таки чего-то не хватает, и иногда они (сверхмолнии) остро нуждаются в дополнительном питании электронами. 

          Когда разряд следует за разрядом, и это повторяется десятки раз, то система стримеров-«корней» (по Имянитову И.М. [6] , молния своей системой  стримеров напоминает древо, перевернутое вверх корнями), питающих молнию, ветвится в толще грозового облака всё шире и, главное, всё выше и выше. Так происходит до тех пор, пока стримеры находят подпитку электронами в толще грозового облака.  Но вот пусть [1] и на 16-километровой высоте закончилось, наконец, и огромное облако в виде наковальни, иссякли свободные электроны, закончилось, следовательно, и рождение струек электронов-стримеров. С последней серией повторяющихся друг за другом разрядов весь объем тучи, питавший молнию, в том числе (а может быть и в особенности) и самый верхний слой  «обнулился», обеднел электронами. Он, этот слой, напомним, и до этого момента, как бы изначально  был  уже заряжен положительно, т.е. обеднён. Как и почему так выглядит стратификация зарядов в облаке? На эти вопросы пока нет ответов.

         Хотя… А что, если учесть, что существенно выше над облаком ему, положительно зарядившемуся облаку, подмигивают почти свободные электроны? И их так много. И они готовы к побегу из этого надоевшего им ионизационного слоя (расположенном на высоте 90-105 км),  надоевшего потому, что солнечный ветер, солнечные излучения беспрерывно рождают все новые и новые ионы и электроны. Но положительно заряженные ионы не нужны облаку, да и «ленивы» эти ионы. Они к тому же и ревнивы, не хотят отпускать электроны на все четыре стороны. Хотя их (электронов) полку прибывает и прибывает, удерживают их. Их, электронов, настолько много, что они очень мешают друг другу. Эх, убежать бы. Куда? И они чувствуют, куда.  

        А в это время… В  возникшей ситуации положение в облаке усугубилось. Разряды молнии (многократные) умыкнули все, чем можно было еще поживиться в облаке.  Образовался невосполнимый (в этот краткий момент  развития процесса) самим облаком дефицит отрицательно заряженных частиц (в основном электронов). Этим «дефицитом» пополнилась земля.  Их на землю сбросили молнии.  Что дальше?

        А что может восполнить дефицит грозового облака?   Есть, есть – (ведь только что горили об этом) - такая возможность, есть, есть чем пополнить! Хотя выше тучи и расположены сильно разреженные и очень бедные электронами слои атмосферы, но…  на высотах 90-105 км  уже - ионосфера. А  там работает непрерывно самовозобновляющийся механизм (он известен [1],[2] , и не требует пояснений) воспроиводства плазмы, а, значит, и электронов.

       И этот слой ионосферы готов поделиться своими почти «убегающими» (взято из лексикона с поправкой «почти» у ядерщиков БАКа) электронами. Тем более что и «внешнее» электрическое поле, в виде образовавшейся огромной области облака, существенно обогатившейся положительно заряженными ионами, жаждет пополнения электронами, готово к их «поглощению», готово к такому кулоновскому приёму, взаимодействию с электронами ионосферы. В результате - искра, обширная искра, и все-таки искра, хотя и нет у нее ни канала и «ни начала, ни конца», и даже канальчиков, и потому её заряды сыплются как горох, и потому она столь скоротечна (считанные миллисекунды). Вот так пополняется  облако отрицательно заряженными частичками из «закромов» ионосферы.

       Но и в ионосфере этот процесс не глобальный.  Сначала отклику поддается самый нижний участок нижнего слоя ионосферы, в виде шара в ответ на «призыв» вершины наковальни, а когда оказывается, что и его (шара) электронов не достает, то этот уже «грибовидный» объем устремляется вверх, «подпрыгивает», и извергаются новые потоки электронов.

       И потому  сначала сверху вертикально «сыплются» электроны вниз (вверху-вниз), образуя широкие цилиндрической формы стримеры. Почему именно такие, тоже неясно.

                                                Голубые джеты

       В случае синих струй физический механизм развития процесса подпитки совершенно иной. Похоже, что молниевый канал, достигнув верхних слоев облака, пробивается  в мезослой, чтобы подпитаться за счет его электронов.

       Но как преодолеть образовавшийся пространственный барьер между облаком и этим мезослоем, отягощенный к тому же разреженной атмосферой?

        Вот тут-то на выручку и приходит предположение о фотонах, похоже, «способных» распространяться вспять. Вероятно, именно по одному из наиболее мощных стримеров выше упомянутого древа и устремляются (снизу) вверх фотоны, которые накануне (пояснение ниже) приобрели навык скользить вспять сначала по каналу, образованному молнией, а потом и по стримерам вплоть до отрыва и ухода в свободный полет.

         К спрайтам этот физический механизм тоже очень применим. 

        Поэтому надо пояснить некоторые особенности фотонов, которые (особенности) нам удалось понять и даже открыть [3],[4],[5] А теперь и дополнить.

        По [3],[4],[5], фотон тороидален, как и волна де Бройля (ВДБ), продолжением которой является фотон после того, как ВДБ оказывается покинутой электроном (или покинувшей его).  И фотон и ВДБ содержат один квант магнитного потока (это – основа, «стержень» фотона и ВДБ), который охвачен оболочкой из множества циркуляций векторного потенциала. Направление поля А - векторного потенциала (ВП)  у оси тороида  и фотона и ВДБ совпадает с вектором скорости v заряда-носителя (электрона в канале молнии) , движение которого сопровождалось порожденной им ВДБ [3],[4],[5]. 

А = (mc/e) v                                                              (1)

         Фотон сохраняет эти направления векторов при своем движении вперед, т.е. по направлению вектора линейной скорости электрона, сбросившего, покинувшего ВДБ (теперь - это уже фотон). Приосевое поле векторного потенциала фотона и по форме (тороид), и по сути – это сверхподвижный (скорость света) наноминиатюрный аналог индуктора ЛИУ (линейный индукционный ускоритель). И потому это поле обладает индуктивным ускоряющим (как и в индукторе) действием на электрон, оказавшимся на пути фотона и попавшим в это приосевое (кумулятивное) поле, в котором  образовалась зона разности векторов скоростей электрона и фотона. За счет этой разницы, хотя и скоротечной, и возникает ускоряющий эффект (dA/dv). Так осуществляется эффект Комптона [7], когда рентген-фотон отдает часть своей энергии «свободному» электрону, да и фотоэффект. Это значит, что фотон при встрече с попутным электроном  или дополняет  энергией его волну де Бройля, или превращается в  мобильный (подвижный) ускоритель в виде тороида с дыркой.

         Заметим, однако, что известен и обратный ему эффект Комптона. Это когда  электрон, оказавшийся на пути фотона, обладает гораздо большей энергией, чем фотон, и тогда последний обогащается  частью энергии этого электрона. Так происходит при скольжении фотона вспять вдоль канала молнии.  (Или оба обогащаются, а затем расстаются?)  Здесь еще нет достаточно веского довода для возникновения предположения о способности фотона распространяться вспять. Поэтому продолжение следует.

 Механизм взаимодействия  лидера молнии  с встречным наземным  лидером

 Примечание: Ниже будет рассматриваться только такая линейная молния, которая  заканчивается  встречей  с ответным лидером, возникшем на острие.

         Дело в том (поясняя примечание), что молнии, образующие фульгуриты, скорее всего не образуют многократных обратных разрядов (обратных молний). Но это только догадка.

         Итак. Молния достигла земли и встретилась с ответным лидером. Что он собой представляет? Что это - всплеск сонма стримеров из позитронов? Нет.  Природа для такого рода «протокола» расточаться позитронами не привыкла. Позитроны свободными «не бывают», они как рабы на пиратских кораблях, «прикованы», привязаны каждый к заданному месту (они электродинамически связаны в море Дирака). Полагать, что  встречный лидер наполнен положительно заряженными ионами в виде аэрозолей, тоже не приходится, так как острие - твердое тело.  Может быть, водные поверхности и создают такие образования - аэрозоли с положительно заряженными ионами, - но о них мало что известно, да, видимо, потому (отсутствие острий) и молниевые вспышки над океаном  случаются на порядок реже, чем над сушей.  Остается одна возможность: острия создают в основном только электрические поля  с встречными градиентами  положительного знака. Так как у поверхности земли напряженность поля во время грозы составляет около 100 кВ/м, то за счет острия оно существенно возрастает.  Это давно и всем известно.

         А теперь попытаемся представить, что происходит при встрече лидеров. Напомним: молния – безэлектродный разряд.  Молния несет скопления, пучки электронов, и ее путь должен закончиться освобождением от этого потока электронов. Встречный градиент электрического поля  готов к приему. Больше того за счет объединения его (градиента) поля  с полем тоже порядка 100-400 кВ/м противоположного знака (лидера молнии) существенно увеличиваются скорости прибывших электронов. И они (электроны) вследствие этого ускользают из объятий волн де Бройля, в сопровождении которых  они, двигаясь в среднем со скоростью порядка 200 км/с скачками по 50 м, преодолевали весь путь с момента рождения своего лидера.  Ускользают потому, что электроны приобретают дополнительную энергию за счет интегрируемой энергии встретившихся лидеров.

         Электроны ускользнули и… попали в объятья положительно заряженных ионов, например, твердой поверхности острия  или образовавшегося встречного облачка аэрозоли.  Произошла рекомбинация. Для ее осуществления не нужны затраты энергии. Говорят, что энергия активации при рекомбинации равна нулю или незначительна.  Вся энергия ВДБ, сопровождавших электроны, оказалась излишней, избыточной, невостребованной ускользающимися электронами.

          И что теперь делать волнам де Бройля, которые при этом превратились в фотоны   (так как из их дырок ускользнули электроны) и тоже приобрели избыточную, дополнительную энергию в процессе ускользания электронов с существенно возросшей скоростью v  (1) из объятий ВДБ?  Отразиться они не могли: не от чего, нет «зеркала». Поэтому никто никогда и не наблюдал отраженного света в этот миг. (А что мы знаем о механизме отражения тороидальных фотонов?  Ничего. В нашей гипотезе это – самое слабое звено! Не известно, как это происходит.)  До острий, будь они даже зеркальными, ВДБ  добраться не могут, так как они энергетически избыточны и потому не могут участвовать в процессе рекомбинации.  Электроны - их родители и носители уже ускользнули из них (ВДБ - фотонов).  Не могут, к сожалению, эти осиротевшие ВДБ-фотоны и развернуться так, чтобы, как при обычном отражении от «зеркала», покинуть это место, восстановив направление своих приосевых векторных полей вперед (вверх) по ходу, "лицом" вперед. Этому восстановлению направления ВП мешает (благодаря тупости и коллосальной величины до тысяч Тесла) квант магнитного потока, которым обладает каждая ВДБ и каждый фотон, являясь их «стержнем», пусть «тупым» (пассивным), но всегда целым квантом магнитного потока (тысячи Тесла), как и в индукторе – ферро магнитный сердечник.

        Так как этот квант (а он колоссально инертный по природе – тысячи Тесла) охвачен сеткой-оболочкой из множества циркуляций векторного потенциала, то, допустим,  грубо и даже очень грубо, но можно обратиться к какой-либо механической  аналогии, например такой. Тележка в виде двух зубчатых колес, сцепленных со стержнем, обладающим  ответными двусторонними зубчатыми нарезками, двигалась совместно в направлении оси бесконечно длинного стержня с какой-то равномерной скоростью. И пусть это происходит, например, на таком же длинном столе (это чтобы исключить влияние силы гравитации в нашем случае), поверхности  которого зубчатые колеса не касаются.  Пусть, далее, в какой-то момент внезапно внешние силы дернут стержень, только стержень, в том же направлении, причем с очень большой скоростью. Что произойдет с тележкой. Она, в конце концов, станет катиться в противоположную сторону. И если ее колёса будут обладать большими моментами инерции, и этот механический импульс количества движения окажется достаточно великим, то она надолго сохранит свое движение в противоположную сторону.

        Так и в нашем молниевом случае следует  представлять, что этот квант магнитного потока фотонов-ВДБ или то, что в нем «вращается»,  стал более «раскручен» за счет скорости, приобретенной  (при встрече лидеров) «ускользавшими» электронами (1).

         И тогда, учитывая сложившуюся ситуацию с осиротевшими ВДБ-фотонами, можно считать, что они частично рассеиваются (вспышка света у земли). А какая-то их часть (и, возможно, доминирующая),  существенно более «раскрученная» за счет воздействия на нее ускользавшими электронами в объединившемся электрическом поле острия и лидера приобретает способность распространяться вспять. По сути дела фотоны-ВДБ  подвержены метаморфозам: изменению направления своего движения, своей «ориентации» (не в смысле вектора приосевого векторного потенциала, который, вектор, при этом сохраняет свое прежнее направление). К тому же все еще движущийся в канале молнии      теперь уже сплошной поток электронов становится и стимулом (обратным эффектом Комптона) для дополнительного их раскручивания и готовой «тропою» для того, чтобы эти осиротившие было, но обогащенные энергией тороидальные образования, устремились вспять, ввысь, назад, обратно, причем «задним ходом». Им ничего другого не остается!  Как и тележке.

          И этот физический процесс ярко-ярко высвечивается в виде обратной молнии, главного разряда!!!

          Который не находил логичного объяснения в прежних моделях линейных молний.

          Уточним еще один важный аспект. Эти ВДБ-фотоны уже и не ВДБ и не совсем фотоны в обычном нашем понимании. Хоть они и движутся, скользят «вверх» по потоку электронов, но их направления движения противоположны движущемуся в канале молнии встречному потоку электронов. Именно поэтому они уже не ВДБ. Поэтому выше и употреблялось  двойное название «фотон-ВДБ». Они превратились в нечто среднее между фотоном и ВДБ. С половинной световой скоростью они «скользят» вверх сначала по каналу молнии, а затем по все более и более разветвляющимся стримерам вплоть до их окончаний.   И…устремляются ввысь, в космическое пространство. Но туда они не попадут. Если, двигаясь по реке электронов, по каналу молнии, по стримерам они еще как бы и приобретали энергию (обратный эффект Комптона), то, выйдя за пределы стримеров облака, они встречаются со свободными электронами мезосферы. И, пропуская их через свое приосевое поле,    через дырку, как и в индукторе, ускоряют, отбрасывают их как газы (рабочее тело) в воздушно реактивных двигателях, т.е. уже отдают свою энергию. И выполнив свою задачу, как отнерестившиеся сёмга и кета, исчезают, иссякают.

          И вот какая получается картина. Эти фотоны, двигающиеся вспять и отбрасывающие вниз электроны и ионы (которые сыплются), наблюдателям кажутся движущимися (подпрыгивают) от  облаков (внизу - вверх), и в то же время что-то движется вниз (вверху -вниз), к облакам. Последовательности этих движений может быть меняются, поэтому необходимо уточнять и уточнять.  Не похоже ли это на аномальные проявления в одних случаях синих струй, в других - танцующих   спрайтов?  

                                                Эльфы

           Всего лишь несколько слов. Эльфы возникают на высоте 90-105 км, т.е. там, где находится слой очень высокой концентрации электронов. И возникают потому, что в грибовидном объеме спрайта снова не хватило электронов для пополнения облака.  Потому что этот слой ионосферы тоже сравнительно тонок.  И потому электроны из него, стекаясь в жерло спрайтов, образуют относительно общего жерла бегущую волну в виде расходящегося кругового кольца.

 Примечание:  мы все время упоминали практически только об электронах. Это не значит, однако, что мы забыли о всех остальных ионах. Просто так было удобнее.

                                     Использованные источники 

1. Источники 2-5 и 7 находятся на сайте Мантурова В.В. http://www.vmanturov.ru/;

2. Мантуров В.В.  Спрайты, эльфы.  Что их питает?;

3. Мантуров В.В.  О векторном потенциале замолвим слово  (Опубликовано в книге автора  «От кристаллических нуклонов и ядер к разгадке распределения простых чисел» М 2007);

4. Мантуров В.В. Фотон. Каков он?;

5. Мантуров В.В. Был ли шанс у де Бройля  проникнуть в тайны электронной волны?;

6. Имянитов И. Тихий Д. За гранью законов науки М 1980;

7. Мантуров В.В.  Шаровая молния как система волн де Бройля  М 2001.

07.05.2010 -13.03.2011                                             В.Мантуров