Тайна возникновения кольцевых формаций на Земле и других планетах
"В самом начале космической эры, когда человек получил возможность взглянуть на землю из космоса, в мавританской части пустыни Сахара была обнаружена огромная кольцевая структура диаметром около 50 километров. Ее назвали «оком Сахары», или «структурой Ришат» (см. фото). Считается, что она возникла 500-600 млн лет назад. Впоследствии были обнаружено аналогичные кольцевые структуры, причем не только на земле, но и на других обладающих атмосферой планетах Солнечной системы, и на спутниках Юпитера. Природа возникновения этих кольцевых структур точно не установлена, поэтому существует несколько групп гипотез. Вот основные.
1. Кольцевые структуры - результат вулканического извержения. Однако у них нет ни купола, присущего вулканам, нет и вулканических изверженных пород.
2. Ударный кратер упавшего на землю метеорита. Но и это маловероятно, так как в центре структуры нет какого-либо углубления, нет и горных пород со следами ударного воздействия метеорита.
3. Сейчас наиболее вероятным считается, что это игра ветра и земной коры, последствия поднятия и опускания ее участка при постоянном выветривании.
А что, если здесь замешано электрическое явление - электроразрядный взрыв крупного метеорита, движущегося с большой скоростью в атмосфере Земли? Оказалось, что в лабораторных условиях можно промоделировать такой механизм образования кольцевых структур.
Известно, что для электрического пробоя воздушного промежутка между двумя электродами требуется большая разность потенциалов. Так, пробой между отстоящими друг от друга на 1 см электродами происходит при разности потенциалов 31 кВ. Однако если между электродами натянуть тонкую металлическую проволочку, то для пробоя воздуха потребуется всего 100 В. Это происходит из-за того, что пробой теперь происходит уже не в воздухе, а в парах металла испарившейся проволочки. Такой разряд называется несамостоятельным. Он гаснет при уходе паров из разрядного промежутка, несмотря на приложенную к электродам разность потенциалов.
Нетрудно собрать экспериментальную установку для изучения действия подобного разряда. Разряд в экспериментах зажигает выпрямленное напряжение 240 В. Ток разряда меняется в пределах 20-100 А с помощью балластного сопротивления. Катодами служат металлические пластинки из Fe, Ni, W, Ti, Mo, нержавеющей стали 1х18Н9Т толщиной 0,1-0,3 мм, а проволочки длиной от 10 до 30 мм и диаметром 0,03-0,1 мм делали из Cu, Ni, Fe, W. При подаче напряжения между электродами проволочка нагревается, плавится и испаряется за сотые доли секунды. Происходит так называемый металлический, или электроразрядный, взрыв. В атмосфере вспыхивает несамостоятельный импульсный дуговой разряд и образуется газоразрядная плазма. При этом в начальный момент в месте контакта катодной пластины с проволочкой участок катода локально сильно разогревается, что сопровождается выходом из него термоэлектронов.
При окружении точки контакта проволочки с катодом диэлектрическим кольцом энергия разряда концентрируется на катоде внутри прорези диэлектрика. Обусловлено это тем, что внутренняя поверхность диэлектрического кольца заряжается отрицательно и электроны внутри кольца оказываются «запертыми». Туда же устремляются и ионы из плазмы. В результате происходят локальное нагревание и плавление металла внутри диэлектрического кольца на катоде. Этот участок катода разогревается настолько сильно, что пластину можно прожечь насквозь.
А если взять в качестве катода две плотно прижатые друг к другу металлические или биметаллические пластины, произойдет их сваривание, как при кумулятивной шовной торцевой сварке тонких металлических пластин. Это явление было описано О.О.Максименко в журнале «химия и жизнь» № 8 за 2008 год по материалам нашей работы.
Если разрядный ток уменьшить до 40 А, то при взрывах проволочек отверстия в металлических пластинах внутри диэлектрической прорези не возникают. Но там происходит плавление металла, а при его застывании образуются четко различимые кольца (см. фото 3). Эти кольца можно идентифицировать как следы тепловых волн. Длины и скорости распространения тепловой волны в наших опытах хорошо согласуются с расчетными. Образование аналогичных колец было замечено и на стенках токамаков.
Как применить эти данные для объяснения загадочных кольцевых структур на поверхности планет? Еще в 1978 году кандидат физико-математических наук А.П.Невский для объяснения загадки Тунгусского метеорита высказал такие соображения. Вокруг метеорита, движущегося с большой скоростью в атмосфере Земли, образуется плазменная оболочка. Поверхность метеорита раскаляется, с нее идет термоэлектронная эмиссия, электроны испаряются и уносятся потоком плазмы. Тело метеорита приобретает возрастающий во времени положительный заряд. Получается, что метеорит превращается в огромный электрический диполь с положительным зарядом на его поверхности и отрицательным зарядом в плазменном хвосте. Поскольку положительный заряд достигает значительной величины, то между метеоритом и Землей возникает огромная разность потенциалов. Когда электрическое поле превысит значение пробойной напряженности в воздухе (31 кВ/см), происходит электрический пробой на Землю и одновременно электроразрядный взрыв космического тела. Сопровождается все это гигантской молнией. Но молния эта не простая - заряд на землю в ней течет не по одному каналу, как при обычной грозе, а сразу по многим каналам внутри конуса, расширяющегося к земле. Молнии захватывают большую площадь земной поверхности. Происходит это вследствие того, что при взрыве метеорита разрядный ток между метеоритом и землей чрезвычайно велик. Ток же по одиночному разрядному каналу не может быть сколь угодно большим, поскольку его величина определяется из условия равенства выделяющегося в разрядном канале джоулева тепла и радиационного излучения во внешнее пространство. Согласно известному критерию С.И.Брагинского, ток не может превышать 2·106 А. А по расчетам А.П.Невского, при взрыве метеорита радиусом 100 м ожидаемый ток от разряда между ним и Землей способен достигать величины 1012 А. Поэтому число разрядных каналов между метеоритом и Землей оказывается порядка миллиона. При электровзрыве метеорита радиусом в один километр число каналов приближается уже к миллиарду. Так как температура в разрядном канале достигает миллионов градусов, вещество земной поверхности должно плавиться и испаряться. Испарение содержащихся в метеорите металлов создает условия для возникновения разрядов. Локальные мгновенные изменения плотности и температуры приводят к появлению волновых движений расплавленного вещества, аналогичных наблюдаемым нами в расплавленном металле на катоде при электровзрывах проволочек. При быстром застывании вещества на Земле должны появиться концентрические поверхности наподобие структуры Ришат.
Аналогичные явления следует ожидать на других планетах, где есть атмосфера. И действительно, кольцевые структуры типа структуры Ришат есть на Марсе и Венере. Больше всего их удается найти, разглядывая альбомы фотографий Марса. На безатмосферных космических объектах - Луне, Меркурии - условия для возникновения электрического диполя и электрического взрыва отсутствуют. Возникновение кольцевых структур возможно при крайне маловероятном событии - столкновении двух метеоритов у поверхности. Поэтому большинство кольцевых структур на таких объектах явно имеют ударное происхождение".
Н.А. Мискинова, Б.Н. Швилкин, "Химия и жизнь", № 3, 2018