В свое время в "Астрономическом вестнике" была опубликована статья А.П. Невского |1|, в которой было высказано предположение о возможности появления мощных электрических пробоев (молний) между метеороидом и землей с соответствующими последствиями.
На одном из московских Тунгусских семинаров между автором и Невским возникла полемика (автор пытался показать, что физическая задача, лежащая в основе идеи Невского, решена Невским неправильно). На это Невский публично посоветовал автору обратиться на кафедру общей физики физического факультета МГУ. "где ему все разъяснят". Автор последовал совету Невского и ознакомил сотрудника этой кафедры доцента Антонова Л.И. со статьей Невского [1]. Вывод автора об ошибке в статье Невского был полностью поддержан. В результате, автор и решил написать эту заметку, тем более, что Невский продолжает активно пропагандировать свою точку зрения.
Основа идеи Невского состоит из двух принципиальных положений:
1. Возможность электризации метеороида при движении его в атмосфере с большими скоростями.
2. Потенциал наэлектризованного метеороида относительно земли из-за наличия вокруг него плазмы может возрастать на много порядков, что и приводит к пробою между ним и поверхностью Земли.
Первое предположение вполне оправдано, тем более что Невский получил оценки потенциала метеороида dV относительно окружающей плазмы порядка нескольких Вольт, что не представляет собой ничего из ряда вон выходящего. Например, потенциал самолета из-за трения о воздух и работы двигателей может достигать величин порядка сотен тысяч Вольт и более (вплоть до появления коронного разряда). А вот со вторым предположением Невского автор в корне не согласен. Поскольку Невский попытался теоретически обосновать его, то рассмотрим этот вопрос подробнее.
Невским предложена следующая модель явления. Метеороид моделируется шаром радиуса R, имеющим потенциал dV (порядка нескольких Вольт). Шар (метеороид) окружен незаземленным проводником ( плазмой ударной волны ). Далее, в рамках этой модели, Невский вычисляет разницу потенциалов между метеороидом и поверхностью Земли V ( Земля рассматривается Невским как электрическая "земля", т.е. ее потенциал полагается равным нулю ), которая, согласно полученной им формуле ( формула 22 в [1] ), определяется как
V= dV*R/D.
где D - толщина (Дебаевского) слоя экранирования в проводнике (плазме ударной волны), окружающего шар (метеороид).
Так как при метеорных скоростях D порядка 107 метра, то из этой формулы и вытекают фантастические величины напряжений между метеороидом и Землей, с последующими рассуждениями Невского о многокилометровых электрических пробоях между метеороидами и Землей и т.д.
Таким образом, из рассуждений Невского следует, что если взять шар, заряженный до потенциала dV ( напряжение между этим шаром и "заземленной " Землей также равно dV) и "укутать" его незаряженным неза-земленным проводником ( у проводников толщина слоя экранирования D, как правило, очень мала ). то потенциал шара относительно Земли { напряжение ) возрастет во много раз!
Ошибочность полученного Невским решения видна хотя бы из следующего. Из его решения следует, что если взять небольшой шарик, например, елочную игрушку, который из-за трения о воздух практически всегда заряжен и покрыть его проводником ( фольгой или слегка подсоленной водой, где D порядка 10-9 метра), то потенциал шарика относительно Земли, согласно решению Невского, тут же должен возрасти в сотни миллионов раз с соответствующими катастрофическими последствиями для окружающей местности. О возникающих же проблемах с законом сохранении энергии и заряда и говорить не стоит.
Как это ни странно, но основной причиной появления у Невского таких величин напряжений между метеороидом и Землей является даже не упрощенность выбранной им расчетной модели ( заряженный шар. помещенный в проводник ). а неправильное нахождение напряжения в рамках этой модели. Подобного типа задачи, о заряде, окруженном проводником, хорошо известны из курса общей физики (см., например, |2, С.47] ). В рамках предложенной Невским модели с достаточной точностью величину напряжения между шаром ( метеороидом ) и Землей наиболее просто можно определить с использованием теоремы Гаусса |2], из которой следует, что помещение заряженного шара ( метеороида ) в полость незаряженной проводящей сферы ( в случае метеороида - в плазму ) не скажется на потенциале, создаваемом шаром вне сферы. Другими словами, образование плазменного покрытия вокруг метеороида с хорошей точностью не влияет на величину напряжения между "заземленной" Землей и метеороидом - она как была dV, так и осталась (т.е. искомое V равно dV).
Заметим, что в реальной атмосфере необходимо учесть вклад потенциала естественного атмосферного электрического поля величиной порядка десятков-сотен тысяч Вольт, который доминирует над dV. поэтому последним обычно вообще можно пренебречь. Исключение, по-видимому, представляет случай, когда метеороид уже затормозился и движется без образования плазмы. Тогда, вероятно, его потенциал, как и потенциал самолета, из-за трения о воздух может достичь гораздо больших значений.
Итак, напряжение между метеороидом, движущимся в режиме плазмообразования и Землей, с достаточной точностью определяется (равно) естественным атмосферным потенциалом, что в обычных условиях (отсутствие сильных электрических полей грозового и тектонического происхождения) однозначно исключает какие-либо пробои между метеороидом и Землей. Если же в атмосфере уже существуют сильные электрические поля (например, метеороид влетает в грозовое облако), то роль метеороида сведется не более чем к роли "последней капли" (по-видимому, в первую очередь, из-за образования проводящего ионизированного следа) в формировании электрического пробоя. Однако, даже в этом уникальном случае, вряд ли можно говорить, что метеороид произвел электрический пробой атмосферы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Невский А. П. Явление положительного стабилизируемого электрического заряда и эффект электроразрядно го взрыва крупных метеоритных тел при полете в атмосферах планет.// Астрономический вестник 1978, т. 12. N 4, с.206-215.
2. Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. М. Высшая школа, М., 1983. 279 с.