Le persone hanno sempre considerato il fulmine un'arma degli dei. Tra gli antichi greci, Zeus il Tuono regnava sui fulmini e tra gli indù, il re del cielo, Indra. Gli antichi vichinghi, che avevano divorato gli agarichi, distinguevano chiaramente il pugno fulmineo di Thor nel cielo. Gli slavi di larghe vedute generalmente armavano tutti con l'elettricità, dal dio pagano Perun al profeta cristiano Ilya. I riferimenti all'eccezionale potenza dell'arma del tuono si possono trovare in ogni religione.
Nella mitologia indiana, Indra ha colpito il serpente gigante Vritra, forgiato da fabbri sotterranei con un fulmine-vajra, impigliato nelle acque della terra. Il dispositivo di qualsiasi buona arma è solitamente tenuto in gran segreto: il fulmine non fa eccezione. Sebbene le persone abbiano imparato come minimo a proteggersi dai fulmini (a costo della vita di diversi tester di parafulmini), non siamo ancora in grado di riprodurre questo fenomeno elettrico apparentemente semplice. Gli dei custodiscono gelosamente i loro segreti. I moderni sviluppatori di armi fulmine possono solo chiedersi come l'antica India tecnicamente arretrata sia stata in grado di stabilire la produzione industriale di vajra.
Tre volti di fulmini
Prima di cercare di capire se sia possibile nella vita reale ripetere l'esperienza militare degli dei indiani, riassumiamo brevemente il poco che è noto all'umanità sui fulmini. In natura esistono tre tipi di scariche elettriche giganti, accompagnate da lampi nell'atmosfera e tuoni. Molto spesso vediamo fulmini lineari, un po 'meno spesso la sua sottospecie: fulmini piatti, che non colpiscono il suolo, ma corrono lungo la superficie delle nuvole temporalesche. A volte puoi osservare un fulmine chiaro, che è una catena di punti luminosi. Ed è abbastanza raro trovare un famigerato fulmine globulare. Solo i fulmini lineari sono relativamente ben studiati. Non si sa quasi nulla degli altri due. In condizioni di laboratorio, è stato possibile ottenere solo somiglianze di fulmini: scariche corona e bagliore. L'unica cosa che hanno in comune con il vero fulmine èche consistono anche di plasma.
Come hanno stabilito Franklin e Lomonosov nel XVIII secolo, il fulmine lineare è una lunga scintilla. Il meccanismo esatto della sua comparsa è sconosciuto. Una delle teorie sui fulmini afferma che prima che inizi un temporale, le aree locali della terra vengono caricate positivamente e i bordi inferiori delle nuvole vengono caricati negativamente. Questo perché le goccioline d'acqua che saturano l'aria pre-temporale, sotto l'influenza del campo elettrico terrestre, acquisiscono una carica negativa. Poiché il nostro pianeta in generale ha anche una carica negativa, sotto l'azione del suo campo, goccioline caricate negativamente si muovono verso le nuvole e goccioline positive giù verso la terra, dove si accumulano, creando regioni cariche.
Secondo un'altra teoria, le cariche atmosferiche sono separate durante il ciclo dell'acqua in natura. Gli ioni liberi caricati positivamente e negativamente "aderiscono" a particelle di vapori aerosol, che sono sempre abbondanti nell'atmosfera a causa delle radiazioni naturali e dei raggi cosmici. Sulle particelle di aerosol cariche, mentre salgono verso l'alto in correnti d'aria ascendenti, le goccioline d'acqua crescono. La condensazione dell'acqua attorno alle particelle caricate negativamente è decine di migliaia di volte più veloce, quindi le goccioline sono più pesanti e volano più lentamente. Come risultato di questo processo, le parti inferiori delle nuvole vengono caricate negativamente e le parti superiori sono caricate positivamente. In questo caso, la parte inferiore della nuvola "dirige" una carica positiva verso l'area della terra situata sotto di essa.
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Esistono altre teorie sul verificarsi di condizioni pre-tempesta. Qualunque sia la realtà, la cosa principale è che di conseguenza, dalla superficie terrestre e dalla nuvola, si ottiene qualcosa di simile alle dimensioni mostruose di un condensatore, tra le piastre di cui sta per scivolare una scarica. Ma anche l'aria satura di vapore acqueo è un dielettrico, cioè conduce debolmente l'elettricità. I canali al plasma svolgono il ruolo di cavi giganti che collegano le nuvole con la superficie terrestre. Ad un certo punto, ammassi quasi invisibili e debolmente luminosi di particelle ionizzate - i capi - iniziano a muoversi dalle nuvole verso la terra a una velocità di diverse centinaia di chilometri al secondo. I percorsi dei leader tendono a essere a zig-zag. Ogni leader nel suo cammino ionizza le molecole d'aria, creando un canale di plasma con una maggiore conduttività. Vicino alla superficie, sempre più rami conduttori - stelle filanti - si precipitano in direzioni diverse dal leader. Non appena il leader raggiunge il suolo, una scarica inversa (ovvero principale) brillantemente luminosa attraversa il canale che ha posato.
La velocità dello scarico principale è cento volte superiore a quella del leader. Di conseguenza, il flash dura una frazione di secondo. Riusciamo a notare i fulmini perché le scariche si ripetono più volte. A causa degli intervalli di tempo tra di loro, sembra all'osservatore che il fulmine stia tremolando. Il diametro del leader può raggiungere diversi metri, ma lo spessore dello scarico non supera diversi centimetri. Il diagramma sopra del fulmine lineare spiega molto, ma non tutto. Se il fulmine è una scarica, perché si verifica a intensità di campo elettrico molto basse (su scala planetaria)? O, ad esempio, perché i fulmini sono lunghi 100 km o più, ma mai più corti di centinaia di metri?
Il comportamento di un fulmine chiaro è ancora più misterioso. Questi fulmini sembrano normali, solo per qualche motivo si dividono in segmenti luminosi separati, separati da costrizioni oscure. È molto simile a perline luminose stese nel cielo. Chi e cosa "schiaccia" il fulmine è sconosciuto. Su questo punto sono state create molte teorie, ma nessuna di queste ha permesso di ottenere in condizioni di laboratorio qualcosa di anche lontanamente simile a un fulmine chiaro. E infine, la regina della palla è la minacciosa palla di fuoco. Il comportamento dei fulmini globulari, secondo numerosi scienziati, a volte generalmente si trova "al di là delle leggi della scienza". I fulmini globulari sono stati classificati con successo, dividendosi, come esseri viventi, in classi, famiglie, specie e sottospecie, ma non sono stati in grado di comprendere la loro natura interiore.
È noto che il più delle volte hanno origine quando un fulmine ordinario colpisce. Ma a volte sorgono spontaneamente. Il diametro di un fulmine medio varia da 10 a 30 cm e brillano come lampadine da 100 watt. Sulla base del livello di bagliore e delle dimensioni, gli scienziati hanno ipotizzato la massa dei fulmini globulari (6-7 g), la loro energia (10.000 J, che corrisponde approssimativamente al consumo di energia di 10 forni elettrici domestici) e la temperatura (300-4500 ° C).
Purtroppo, anche queste valutazioni non ci avvicinano a svelare i segreti dei fulmini globulari, soprannominati fulmini killer per la loro tendenza ad "attaccare" le persone. I pochi sopravvissuti all'incontro con la palla di fuoco dicono di non aver sentito il calore in uscita a distanza ravvicinata. Di che allora 4000C teorici, ci si chiede, possiamo parlare? E a volte è successo che dopo l'esplosione di minuscoli fulmini, di 5-6 cm di diametro, rimanesse la distruzione, che si verifica quando l'energia viene rilasciata oltre un milione di joule. Il modo in cui si muovono i fulmini globulari suscita un'acuta curiosità. Di solito la loro velocità è di diversi centimetri al secondo: fluttuano solo nelle correnti d'aria. Ma a volte, senza alcun motivo, con completa calma, improvvisamente saltano fuori dal posto come matti e "corrono" in una direzione o nell'altra. Molto spesso - a persone o animali.
Arma fulminante
Sebbene non comprendiamo i fulmini, si può sostenere che se riusciamo a ricreare accuratamente le condizioni per il loro aspetto, possono essere ottenuti artificialmente. Forse si possono persino usare fulmini artificiali (dopotutto, per controllare un meccanismo complesso, non è affatto necessario comprenderne a fondo la struttura). Siamo tornati alla domanda posta all'inizio dell'articolo. Come creare un'arma degli dei? In altre parole, di cosa aveva bisogno Indra per friggere il Vritra? Per cominciare, diciamo che Indra stava usando una linea di fulmini regolare. A giudicare dalla descrizione, l'effetto dell'uso del vajra somigliava molto al suo colpo. Di conseguenza, il dio indiano ha dovuto fare scorta di una potente riserva di carica elettrostatica.
Il campo elettrico tra Indra e l'astuto serpente avrebbe dovuto essere di circa un miliardo di volt. La capacità di un tale condensatore indro-vritra sarà pari a circa un millesimo della capacità della terra e l'energia andrà fuori scala per cento miliardi di volt. La corrente che scorreva tra Indra e il serpente era di decine di milioni di ampere. Questo è sufficiente per fondere una portaerei. Ma Vritra doveva essere messo a terra in modo più affidabile. Con questo (dobbiamo rendere omaggio agli indù) Indra non ha mancato. Antichi affreschi lo raffigurano librarsi in alto tra le nuvole, mentre Vritra, al contrario, giace su un terreno umido. Infine, il dio ha dovuto creare un canale al plasma tra il suo accumulatore di elettricità e Vritra, inventando un sostituto per il leader. La fiamma di un bruciatore a gas lungo diversi chilometri sarebbe adatta qui (altrettanticom'era prima dell'avversario di Indra) o un potente raggio laser. Puoi cavartela con mezzi più semplici, ad esempio un piatto parabolico gigante. Se fai il suo diametro a poco più di un chilometro, puoi avviare un potente raggio di sole, che ionizza l'aria. In linea di principio è possibile realizzare tutto questo. Ma quanto costerà? Dobbiamo ammettere che gli antichi avevano ragione: il fulmine è l'arma degli dei.
Yuri Granovsky
