С самого детства мы слышим от бабушек и дедушек легенды о светящихся шарах, появляющихся в грозу, которые могут как проникнуть в дом через закрытое окно, так и исчезнуть сквозь стену. Что на самом деле представляет собой шаровая молния? И что необходимо делать при встрече с шаровой молнией? На эти и другие вопросы отвечает кандидат физико-математических наук, доцент химико-технологического факультета, ведущий научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению Самарского политеха Артем Кабанов.
Шаровая молния — это светящийся сгусток вещества, обычно имеющий форму шара или эллипса. Он движется параллельно земной поверхности со скоростью несколько метров в секунду. Диаметр такого образования может варьироваться от 1 до 100 сантиметров.
Продолжительность жизни шаровой молнии составляет несколько секунд, после чего она взрывается или просто исчезает. Возникать шаровые молнии могут во время грозы, наряду с обычными молниями.
Первое документальное упоминание о шаровой молнии датируется 1195 годом. Это древнейшее известное свидетельство данного явления, зафиксированное английским монахом-бенедиктинцем Гервасием Кентерберийским.
В своем труде он подробно описал это природное явление: во время грозы из темного грозового облака появилось загадочное белое вещество. Постепенно оно сформировалось в светящийся огненный шар, который некоторое время парил в воздухе, двигаясь горизонтально. Затем этот необычный объект изменил траекторию и упал в реку.
Как «рождается» шаровая молния?
«В настоящее время это явление не имеет общепринятого научного объяснения, — рассказывает ученый. — Известно множество различных теорий его происхождения, но их проверка затруднена из-за недостатка конкретных характеристик, присущих «природным» шаровым молниям. Летом 2012 года в Тибете произошел уникальный случай: шаровая молния случайно попала в объектив спектрографов (научных приборов для регистрации и анализа спектров излучения), которые были установлены для наблюдения за обычными молниями. Это событие позволило получить более подробную информацию о природе шаровой молнии с объективными данными контроля».
Исследования показали, что в спектре излучения шаровой молнии присутствуют линии химических элементов, характерных для почвы: кремния, железа, кальция, кислорода и азота. Это существенно отличает ее от обычной молнии, спектр которой состоит преимущественно из линий азота.
Теории происхождения
Одна из наиболее обоснованных теорий принадлежит новозеландским ученым Джону Абрахамсону и Джеймсу Динниссу. Они предполагают, что шаровая молния образуется из наночастиц кремния, которые возникают при ударе обычной молнии. При ударе молнии испаряются почвенные минералы, которые затем соединяются в своеобразный «пушистый» шар из кремниевых нитей. Этот шар медленно окисляется (фактически, сгорает) на воздухе, что объясняет его светящуюся природу.
Возможно ли воспроизвести явление в лабораторных условиях?
По словам ученого, попытки искусственно воспроизвести это природное явление в лабораторных условиях предпринимались неоднократно. Например, в 2006 году группа ученых из Института Макса Планка в Германии смогла создать подобие шаровой молнии, разрядив высоковольтный конденсатор в резервуар с водой.
Также ученые провели серию экспериментов с использованием микроволнового излучения и испарения кремния с поверхности кремниевых пластин. В результате этих опытов происходило окисление паров кремния, что визуально проявлялось в виде небольших светящихся и искрящихся сфер. Однако, несмотря на внешнее сходство полученных в лаборатории явлений с природными шаровыми молниями, эти эксперименты не позволяют однозначно утверждать об их идентичности.