А.Ю.ОЛЬХОВАТОВ (Москва), ОБ ОШИБКАХ В РАБОТЕ А. П. НЕВСКОГО
"ЯВЛЕНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО СТАБИЛИЗИРУЕМОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА, И ЭФФЕКТ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ВЗРЫВА КРУПНЫХ МЕТЕОРИТНЫХ ТЕЛ ПРИ ПОЛЕТЕ В АТМОСФЕРАХ ПЛАНЕТ"

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.