Терміном електрофонів болід в астрофізиці називають рідко спостерігається природне явище - аномальні звуки, які супроводжують політ яскравих метеорів. До електрофонів відносяться також боліди, які супроводжуються електромагнітними збуреннями - радіошумів, прослуховувалися звичайних приймачах, або наводками статичної електрики на поверхні землі і на предметах, що виникають одночасно з польотом боліда.
Відомо, що звук поширюється в повітрі зі швидкістю близько 330 м / с, і, отже, щоб досягти спостерігача, який відстоїть від летить боліда на багато десятків і навіть сотні кілометрів, йому потрібно ніяк не менше кількох десятків секунд. Проте очевидці говорять про звуки, одночасних з польотом боліда. Як і чим можна пояснити настільки дивовижне явище?
Саме явище загадкових звуків з неба відомо ще з 585 р. (Франція). Описи спостережень таких явищ зустрічаються в китайських і російських літописах. Відношення вчених до "лунають" болідам неоднозначно. Одні вважали їх помилкою, інші закликали ретельно досліджувати кожен випадок спостереження такого боліда. У спеціальних каталогах зібрано більше 560 випадків спостережень "звучать" болідів. Сьогодні можна вважати доведеним, що аномальні звуки - реальний факт, заснований на великому числі достовірних спостережень. Термін "електрофонів боліди" для позначення цього незвичайного явища був запропонований сибірським вченим - геологом, географом і краєзнавцем П. Л. Дравертом. Великий внесок у вивчення електрофонів болідів внесли радянські дослідники П. Л. Драверт, І. С. Астапович, В. С. Гребенніков, В. О. Бронштен та інші, що опублікували кілька статей про ці об'єкти. За кордоном вивченням подібних явищ займаються Н. Діггелен (Голландія), Е. Уесткотт (Аляска), А. Фрей, М. Роміг і Д. Ламар (США), К. Кей (Австралія) і ін
У 1988 р. автор виконав статистичний аналіз усіх спостережень, внесених в каталоги. Ці спостереження представлені в оповідній формі і виконані, як правило, випадковими людьми. У рідкісних випадках вони доповнені простими малюнками або спеціальними картами, складеними фахівцями на основі свідчень очевидців.
А є такі, частота яких досягає багатьох тисяч герц (свист). Реально частотний діапазон аномальних звуків, мабуть, значно ширше і захоплює області акустичних коливань, інфра-та ультразвуки. Є дані, що підтверджують це положення.
Так, не всі очевидці польоту одного боліда чують аномальні звуки, а серед чули можна зустріти людей, які стверджують, що звуки виникли до появи боліда. Наприклад:
7 квітня 1978, 4:04. Болід пролетів над густо населеними районами Нового Південного Уельсу (Австралія), включаючи місто Сідней. Він мав яскравість-16m і за час видимості випробував потужний спалах, після чого пролетів ще 130 км і на висоті 15 км припинив існування. К. Кею вдалося опитати 33 очевидця, з яких 10 осіб повідомили про чутності звуків типу шипіння, тріска, дзижчання і свисту, одночасних з польотом боліда. Троє з цих десяти з певністю заявили, що спершу почули звуки, а вже потім побачили сам болід [1, 2].
Цікаві описи, в яких аномальні звуки чули тільки діти: у них верхня межа по частоті вище, ніж у дорослих. Це говорить про набагато більш широкому спектрі звукового випромінювання електрофонів болідів, ніж прийнято вважати.
Ще більш показова реакція тварин на боліди з електрофонів явищами.
30 червня 1928 У штаті Техас (США) увагу спостерігача до боліду залучили гарчання і гавкіт собаки, потім спостерігач почув шипіння, повернув голову і побачив болід [3].
Інші тварини ведуть себе так: кури починають хвилюватися і бігати в різних напрямках, гуси встають на ноги і ляскають крилами, вівці лякаються і збиваються у купу, коні падають на коліна, а воли зупиняються як укопані.
Чутність випереджальних звуків людиною і поведінку тварин стануть зрозумілими, якщо згадати про частотний порозі сприйняття звуку.
Прийнято вважати, що людина чує звук у діапазоні частот від 20 Гц до 20 кГц, причому найбільшою чутливістю вухо володіє в області частот 1-5 кгц. У дійсності ці межі багато в чому умовні, відносяться до "стандартній" органу слуху людини, і для якого-небудь конкретного спостерігача можуть бути як звужені, так і розширені. На частотний поріг сприйняття звуку впливають багато чинників: різні дефекти слухового апарату, стан спостерігача (часто стресовий) і т. д. Поріг сприйняття крім того залежить від віку спостерігача (мал. 2). У людей похилого віку чутливість вуха до звуків високої частоти знижені у багато разів. На відміну від людини, частотний діапазон год чутності звуку тваринами виходить далеко за межі 20 Гц - 20 кГц і, як правило, верхня межа частоти багато більше 20 кГц. Можна нагадати, наприклад, відомий свисток Гальтона, що випромінює ультразвукові хвилі, на який реагують собаки.
Вторгаючись з космосу у верхні шари атмосфери, метеорні тіло породжує аномальні звуки, частота яких або дуже низька, або дуже велика, так що сприйняти їх можуть тільки люди з незвичайно гострим слухом або тварини. У міру зниження метеорного тіла опір атмосфери зростає і, коли щільність повітря стає більше 2.4 • 10-11 г/см3 (висота менше 120 км), спостерігач бачить спалахнув болід, при цьому частота аномальних звуків збільшується (зменшується), потрапляючи в діапазон нормальної роботи органу слуху людини.
Таке можливе пояснення чутності випереджальних звуків та поведінки тварин. Відомі також випадки зміни частоти звуку при русі боліда. Наприклад:
10 травня 1944, 23:20. Болід яскравістю-15т пролетів з півночі на південь над Каракалінскім районом Ашхабадської області, у польоті змінював колір з жовтого на оранжево-червоний; він мав хвіст довжиною 2 °. Після себе залишив тонкий яскравий слід, видимий кілька десятків секунд. Перехожі скрикували й зупинялися. А. Н. Пейчев, музикант за професією, зазначив, що звук, чутний одночасно з польотом боліда, підвищувався вгору, прискорюючи у висоті тону, а потім швидко обірвався. Болід зазнав спалах на висоті 84 км і па висоті 32 км згас [4].
Ще в 1951 р. радянський спостерігач метеорів І. С. Астапович, що склав перший каталог електрофонів болідів, спеціально відзначив декілька випадків зміни характеру звуку при польоті: перехід свисту (на початку) в шипіння (до кінця), підвищення висоти тону (до кінця) . Число подібних випадків невелика.
Статистичне вивчення болідів показує, що є кореляція між звуком і такими явищами, як спалахи, іскроутворення, поява сліду і т. п. Досить показово в цьому відношенні наступне спостереження:
26 березня 1936, 21:15. Видимий в багатьох населених пунктах Красноярського краю, яскравий помаранчевий болід з хвостом летів під кутом 25-30 ° до горизонту. За повідомленням В. К. Добриніна, політ супроводжувався сильним освітленням місцевості і шумом. За хвостом - коричневий дим. Через 2-2,5 хв почувся сильний удар з гуркотом. Як свідчать інші очевидці, вогненна куля розірвався в повітрі, і цей розрив супроводжувався звуками пострілів [2, 5].
Звук у момент дроблення боліда відзначається порівняно часто. Інше цікаве явище: "звучання" хвоста при зміні його довжини ("пролунав тріск і хвіст витягнувся").
Є також три повідомлення про виникнення звуку, коли болід зблизився з яким-небудь об'єктом: з деревами, горою і хмарами. Збір таких повідомлень слід продовжити, поки їх занадто мало.
Аномальні звуки болідів можуть бути почуті по радіоприймачу, правда не в такому великому розмаїтті як при сприйнятті їх безпосередньо вухом. Характер радіозвука - це свист або перешкоди типу тріска.
26 грудня 1933, 17:30. Болід кулястої форми з коротким хвостом спочатку мав білий колір, що перейшов потім у синьо-зелений, блакитний і червоний перед погасання. Згас, розпавшись на дві групи. У селищі Первомайський Володимирській області В. І. Пурин разом з І. Г. Гурін слухали радіо, але коли кімнату освітило, то передачу перервало і з динаміка почулися тріск і удари. Інший очевидець, Н. Ф. Морозов, також зазначив, що одночасно з появою боліда по радіоприймачу пролунав тріск [2].
Електричне вплив болідів не обмежується радіоперешкодами. Широко відомий, наприклад, випадок сильного електричного впливу на людину при падінні Сіхоте-Алінський метеорита. 12 лютого 1947 електрик, лагодив відключені дроти на телефонному стовпі, який знаходився в 15 км від місця падіння, під час спалаху боліда отримав потужний удар від електричного розряду, на щастя, виявився несмертельним [3]. А порівняно недавно, 26 лютого 1984 р., при польоті чулимсько боліда над територією Західного Сибіру в деяких пунктах перегоріли лампочки, спостерігалися перешкоди на екранах телевізорів, вийшли з ладу фотоелементи ламп денного світла [1].
За свідченням очевидців політ болідів у рідкісних випадках супроводжується теплом і запахами.
1 жовтня 1917 22:30. "Сліпучий" болід пролетів над багатьма населеними пунктами штату Техас (США). Після себе залишив блакитно-білий іскристий слід. Характер аномальних звуків - свист, шипіння, дзижчання і легке гудіння. Крім того, в містах Грандвью і Клебурге відзначена поява тепла ("повітря був теплим"; "наче виходило від невеликого електричного розряду"), а в містах Сан-Антоніо і Ла Грейндж - запаху сірки і запаху палаючого пороху [3].
Скажімо тепер дещо про спрямованість звуків. Тут можна виділити три чіткі групи. До першої належать звуки, які не мають направлення на джерело, "лунають всюди". До другої групи належать ті звуки, які йдуть з сектора польоту боліда. Нарешті до третьої групи можна віднести звуки, хоча і породжені болідом, але виходять від землі, будівель або оточуючих спостерігача предметів. Не виключено, що існування трьох різних груп пояснюється наявністю декількох механізмів виникнення і сприйняття аномальних звуків.
Серед різноманітних явищ, пов'язаних з електрофонів болідами, особливе місце займають сейсмічні явища, одночасні з польотом боліда. Вони не схожі на нормальні детонації, які спостерігаються через 1,5-2 хв після зникнення боліда. Аномальні сейсмічні явища можна розділити на два типи. Перший тип - це такі порівняно слабкі сейсмічні явища, як струс повітря, тремтіння предметів, легке коливання грунту і т. д. Другий тип включає сильні сейсмічні явища, наприклад, здригання землі і будівель, розгойдування дерев, їх перелом та ін У ряді випадків механічна дія болідів на земну поверхню носить характер ударної хвилі. Наведемо одне з таких спостережень.
Травень або червень 1947 р., 14:00. У ясним тихий день жителі селища Кобрік Майського району Красноярського краю В. В. Ліфунша, В. В. Лукашенко і Е. Е. Лукашенко почули наростаюче шипіння, "як відкриєш балон з газом", потім побачили яскравий болід з димним хвостом. Звук перейшов у тріск розриваного полотна або сильної пожежі. За свідченням очевидців "ліс пригинали сильною хвилею, швидко наближалась". У кількох дерев вершини зламалися. Все тривало 5-8 с. Похилий димний слід розсіювався як сіруватий дим [2, 5].
Розглянемо на закінчення деякі гіпотези про природу електрофонів болідів.
Пошуки фізичних причин звуків ведуться ще з 30-40-х років. Сьогодні більшість фахівців, у їх числі й автор цих рядків, сходяться на думці, що можливі дві перспективні гіпотези [1, 2]:
- Пояснення звуків електростатичними механізмами, що розглядають виникнення наведених зарядів на прилеглих предметах, а потім стікання заряду, що супроводжується потріскуванням, гудінням і т. д.;
- Пояснення звуків механізмами, які передбачають перенесення енергії електромагнітними хвилями на радіочастотах або ще більш низьких частотах із наступним випрямленням їх і перетворенням у звукові хвилі в безпосередній близькості від спостерігача.
Мабуть, першу електростатичну гіпотезу висловив і теоретично обгрунтував І. С. Астапович в 1947 р. На його думку, боліди дуже великий яскравості можуть створювати (наприклад, за рахунок ультрафіолетового випромінювання) статичні заряди в стратосфері величезної величини - до 107 Кл, які швидко нейтралізуються . Розрахунки показали, що болід збільшує напруженість електричного поля в поверхні Землі до 140 В / см проти нормального значення ~ 1 В / см. У цих умовах можливо стікання з деяких предметів статичної електрики, що супроводжується світловими і звуковими явищами: появою вогнів св. Ельма, невеликих кульових блискавок і шипіння. Крім того, отримує пояснення і запах, що виникає при польоті боліда, оскільки коронирующим розряд супроводжується також хімічними реакціями. До недоліків гіпотези Астаповіча і взагалі всіх електростатичних гіпотез слід віднести те, що вони добре пояснюють лише звуки, які з навколишніх предметів (третя група), і погано узгоджуються з показаннями очевидців, які вказують на звуки, "лунають скрізь", або йдуть з сектора польоту боліда.
У 1965 р. В. В. Іванов і Ю. О. Медведєв показали, що в деякій області за фронтом ударної хвилі, навколишнього летить метеорна тіло, відбувається витіснення електричного поля з області іонізації, причому ця область набуває дипольний момент, спрямований проти електричного поля Землі. Для великих болідів при вертикальному русі, що наводяться на поверхні земних предметів потенціали можуть досягати декількох сотень вольт. Питання про накопичення заряду на метеорних тілах вивчався В. Ф. Соляник та іншими дослідниками [6, 7].
Першу електромагнітну гіпотезу запропонував американський фахівець X. Найніджер в 1939 р. [3]. Він вважав аномальні звуки наслідком природної трансформації електромагнітних хвиль в звукові за допомогою відповідного випрямляча, наприклад, з металевих предметів поблизу спостерігача. Справді, у багатьох випадках очевидці знаходилися всередині або поблизу від металевих конструкцій, але є і випадки, коли звуки болідів виходили від дерев, кущів і т. п., а це вже ставить гіпотезу Найніджера під сумнів: рослинність не може служити таким ефективним перетворювачем, як металевий паркан.
Інший зарубіжний вчений, В. Анизескій, в 1946 р. припустив, що існує ще невідомий фізіологічний механізм, в силу якого вухо само може випрямляти електромагнітні хвилі. На його думку, певну схожість вуха людини з мікрохвильовим хвилеводом робить цю гіпотезу досить правдоподібною. Були поставлені спеціальні досліди по безпосередньому сприйняттю високої частоти (А. Фрей, 1962), і низької частоти (К. Кей, 1980), що дали позитивні результати.
У дослідах К. Кея експериментатор садовив добровольців у звукоізольованою кімнаті і піддавав їх впливу змінного електричного поля з напруженістю 1,3 В / см і частотою декілька кілогерц. І випробовувані чули звуки! Причому ті, у кого було довге волосся або окуляри в металевій оправі, чули звуки краще. Волосся і оправа окулярів поряд з вушною раковиною ставали непоганими перетворювачами електромагнітного поля і перетворювали його на звукові коливання.
Спираючись на результати своїх дослідів, К. Кей запропонував таку гіпотезу. Як відомо, за що летять в атмосфері метеорним тілом утворюється іонно-електронний слід, рухається разом з тілом і претерпевающий дифузне розширення. У разі яскравих болідів цей слід є насиченим, тобто число електронів на 1 см довжини сліду перевищує 1012. У слід з'являються вихори (як каже фізики, виникає турбуленція), які за певних умов можуть закручувати силові лінії магнітного; поля Землі, і тоді напруженість поля в слід різко зростає. Через якийсь час це поле руйнується, віддаючи свою енергію оточуючого простору, р тому числі і у вигляді радіохвиль дуже низької частоти, а вони вже перетворюються у звук.
Гіпотеза Кея в основному була якісною. Її суворе теоретичне обгрунтування було зроблено радянським астрономом В. А. Бронштена. Він показав, що енергії радіохвиль вистачить на те, щоб створити відчутний нашим вухом звуковий ефект на відстані ~ 100 км від летить боліда.
Гіпотеза Кея - Бронштена, мабуть, на сьогоднішній день найперспективніша, хоча є в неї і слабкі сторони. Так, для закручування магнітних силових ліній провідність плазми іонно-електронного сліду повинна перевищувати деяке критичне значення. Це значення забезпечують тільки боліди яскравіше-9т. Тим часом відомо понад 10 спостережень електрофонів болідів і меншою яскравості, аж до-Зт. Можливо, гіпотеза не враховує будь-які суттєві моменти. Її розробку, звичайно ж, слід продовжити.
Загальним недоліком електромагнітних гіпотез є те, що вони не пояснюють, яким чином здійснюється конверсія електромагнітних хвиль у звукові; адже навіть вражаючі досліди Кея, що підтвердили таке перетворення, на це питання не відповіли.
На нашу думку, природа електрофонів болідів пояснюється за допомогою явища електрострикції. Суть цього явища в деформації діелектриків-будь-яких: твердих, рідких або газоподібних - під дією змінного електричного поля, пропорційній квадрату напруженості електричного поля. У газах, у тому числі в повітрі, Електрострикція спостерігається як зміна щільності і, можливо, є причиною перетворення електричних коливань на звукові.
Щоб електрострикційних механізм працював, необхідно змінне електричне поле. Звідки воно береться? Можна дати два різних відповіді:
1. Болід випромінює потужні радіохвилі (наприклад, за схемою Кея - Бронштена), електрична складова яких, впливаючи на приземні шари повітря, збуджує в ньому звук.
2. Верхня атмосфера, зокрема іоносферний Е-або D-шар, і Земля утворюють гігантський сферичний конденсатор (В. Анизескій, 1946; І. С. Астапович, 1947). Влітаючи в іоносферу, заряджене метеорна тіло викликає коливання потенціалу між "пластинами" конденсатора; у свою чергу змінне електричне поле збуджує в повітряному проміжку між "пластинами" звукові коливання.
До цих пір електростатичні та електромагнітні механізми розглядалися порізно, як конкуруючі. Здається, що об'єднання цих механізмів у рамках однієї гіпотези може дати нові плідні результати.