В индийской мифологии Индра поразил выкованной подземными кузнецами молнией-ваджрой гигантского змея Вритру, опутавшего земные воды. Устройство всякого хорошего оружия обычно хранится в глубокой тайне — молнии не стали исключением. Хотя люди научились худо-бедно защищаться от молний (ценою жизни нескольких испытателей громоотводов), воспроизвести это, казалось бы, простое электрическое явление мы до сих пор не способны. Боги ревностно охраняют свои секреты. Современным разработчикам молниевого оружия остается только удивляться, как это в технически отсталой древней Индии сумели наладить промышленное производство ваджр.
Три лика молнии
Прежде чем попытаться разобраться, возможно ли в реальной жизни повторить военный опыт индийских богов, кратко суммируем то немногое, что известно человечеству о молниях. В природе встречается три вида гигантских электрических разрядов, которые сопровождаются вспышками в атмосфере и громом. Чаще всего мы видим линейную молнию, чуть реже ее подвид — плоскую молнию, которая не бьет в землю, а пробегает по поверхности грозовых облаков. Иногда можно наблюдать четочную молнию, представляющую собой цепочку из ярко светящихся точек. И уж вовсе редко удается встретить пользующуюся дурной славой шаровую молнию. Относительно хорошо изучена только линейная молния. О двух других не известно почти ничего. В лабораторных условиях удалось получить лишь подобия молний — коронные и тлеющие разряды. С настоящими молниями их роднит только то, что они тоже состоят из плазмы.
Как установили еще в XVIII веке Франклин и Ломоносов, линейная молния — это длинная искра. Точный механизм ее возникновения неизвестен. Одна из молниевых теорий гласит, что перед началом грозы локальные участки земли заряжаются положительно, а нижние края туч — отрицательно. Это происходит потому, что капельки воды, которыми насыщен предгрозовой воздух, под действием электрического поля Земли приобретают отрицательный заряд. Так как в целом наша планета тоже имеет отрицательный заряд, под действием ее поля отрицательно заряженные капельки движутся вверх, к облакам, а положительные — вниз, к земле, где и накапливаются, создавая заряженные области.
Согласно другой теории, атмосферные заряды разделяются в процессе круговорота воды в природе. К аэрозольным частицам испарений «прилипают» положительно и отрицательно заряженные свободные ионы, которых в атмосфере всегда предостаточно из-за естественной радиации и космических лучей. На заряженных аэрозольных частицах, по мере их подъема вверх восходящими потоками воздуха, вырастают водяные капли. Вокруг отрицательно заряженных частиц конденсация воды идет в десятки тысяч раз быстрее, поэтому капельки получаются более тяжелыми и летят медленнее. В результате этого процесса нижние части облаков заряжаются отрицательно, а верхние — положительно. При этом нижняя часть тучи «наводит» на расположенный под ней участок земли положительный заряд.
Есть и другие теории возникновения предгрозовых условий. Как бы ни было на самом деле, главное, что в итоге из земной поверхности и облака получается нечто вроде чудовищных размеров конденсатора, между обкладками которого вот-вот проскочит разряд. Но даже насыщенный водяными парами воздух является диэлектриком, то есть слабо проводит электричество. Роль гигантских проводов, соединяющих тучи с земной поверхностью, играют плазменные каналы. В какой-то момент от туч в сторону земли со скоростью несколько сотен километров в секунду начинают двигаться почти невидимые, слабо светящиеся скопления ионизированных частиц — лидеры. Пути лидеров, как правило, зигзагообразны. Каждый лидер на своем пути ионизирует молекулы воздуха, создавая канал из плазмы с повышенной проводимостью. Около поверхности от лидера в разные стороны устремляются все новые и новые проводящие ветви — стримеры. Как только лидер достигнет земли, через проложенный им канал пробегает ярко светящийся обратный (он же главный) разряд.
Скорость главного разряда раз в сто больше, чем у лидера. Соответственно, вспышка длится доли секунды. Мы успеваем заметить молнию потому, что разряды повторяются несколько раз. Из-за временных интервалов между ними наблюдателю кажется, что молния мерцает. Диаметр лидера может достигать нескольких метров, а вот толщина разряда не превышает нескольких сантиметров. Приведенная схема линейной молнии объясняет многое, но не все. Если молния является разрядом, то почему он происходит при очень низких (в масштабах планеты) напряженностях электрических полей? Или, например, почему молнии бывают длиной 100 км и более, но никогда не бывают короче сотен метров?
Поведение четочных молний еще загадочнее. Такие молнии выглядят как обычные, только почему-то распавшиеся на отдельные светящиеся сегменты, разделенные темными перетяжками. Очень похоже на яркие бусы, растянутые по небосводу. Кто и что «пережимает» молнии — неизвестно. На этот счет создано немало теорий, но ни одна из них не позволила получить в лабораторных условиях ничего даже отдаленно подобного четочной молнии. И, наконец, королева бала — зловещая шаровая молния. Поведение шаровых молний, по мнению ряда ученых, порой вообще лежит «за гранью законов науки». Шаровые молнии успешно классифицировали, разделив, как живые существа, на классы, семейства, виды и подвиды, но понять их внутреннюю природу так и не смогли.
Известно, что чаще всего они зарождаются при ударе обычных молний. Но иногда возникают самопроизвольно. Диаметр средней молнии колеблется от 10 до 30 см. Светятся они как 100-ваттные лампочки. Исходя из уровня свечения и размеров учеными сделаны предположения о массе шаровых молний (6−7 г), их энергии (10 000 Дж, что примерно соответствует энергопотреблению 10 бытовых электродуховок) и температуре (300−4500С).
Увы, эти оценки тоже не приближают нас к разгадке секретов шаровых молний, прозванных молниями-убийцами за склонность «нападать» на людей. Немногие выжившие после встречи с шаровой молнией рассказывают, что на близком расстоянии от нее они не чувствовали исходящего жара. О каких же тогда теоретических 4000C, спрашивается, может идти речь? А иногда случалось, что после взрыва крохотных молний, диаметром 5−6 см, оставались разрушения, какие бывают при выделении энергии более миллиона джоулей. Острое любопытство вызывает манера перемещений шаровых молний. Обычно их скорость составляет несколько сантиметров в секунду — они просто плывут в воздушных потоках. Но иногда они ни с того ни с сего, при полном штиле, вдруг срываются с места как угорелые и «бросаются» в ту или иную сторону. Чаще всего — к людям или животным.
Молниевое оружие
Хотя молнии нами не поняты, можно утверждать, что если удастся точно воссоздать условия их появления, их можно будет получить искусственно. Возможно, рукотворными молниями можно будет даже пользоваться (ведь чтобы управлять сложным механизмом, вовсе не обязательно досконально понимать его устройство). Мы вернулись к вопросу, поставленному в начале статьи. Как создать оружие богов? Иными словами, что было нужно Индре, чтобы поджарить Вритру? Для начала, предположим, что Индра пользовался обычной линейной молнией. Судя по описанию, эффект от применения ваджры больше всего напоминал именно ее удар. Следовательно, индийский бог должен был запастись мощным накопителем электростатического заряда.
Напряженность электрического поля между Индрой и коварным змеем должна была достичь примерно миллиарда вольт. Емкость такого индро-вритрового конденсатора будет равна примерно одной тысячной емкости земного шара, а энергия зашкалит за сотню миллиардов вольт. Ток, который протек между Индрой и змеем, равнялся десяткам миллионов ампер. Этого вполне достаточно, чтобы расплавить авианосец. А вот Вритру надо было ухитриться понадежнее заземлить. С этим (надо отдать должное индусам) Индра не промахнулся. Древние фрески изображают его витающим высоко в облаках, в то время как Вритра, наоборот, лежит на сырой земле. И наконец, бог должен был создать плазменный канал между своим накопителем электричества и Вритрой, придумав замену лидеру. Тут подошло бы пламя газовой горелки длиною несколько километров (столько, сколько было до оппонента Индры) или мощный лазерный луч. Можно обойтись средствами попроще — например, гигантской параболической тарелкой. Если сделать ее диаметр чуть больше километра, можно пустить мощный солнечный зайчик, который и ионизирует воздух. Изготовить все это, в принципе, возможно. Но сколько это будет стоить? Приходится констатировать, что древние были правы: молнии — оружие богов.