Каждое лето приносит нам не только тепло, но и сезон мощных гроз. Именно в это время в социальных сетях традиционно всплывают удивительные истории про летающие светящиеся шары. Они проникают сквозь закрытые окна, бесшумно парят по комнате и исчезают с оглушительным хлопком. Мой знакомый рассказывал, что его бабушка видела шаровую молнию во время грозы, но официальная наука долгое время непреклонно относила подобные байки к категории массовых галлюцинаций, мифов или банального самовнушения. Ситуация изменилась буквально в последние годы, когда ученые наконец получили неопровержимые доказательства и официально признали: этот феномен существует.
Я помню, старую лекцию по физике в интернете и там авторитетно объясняли, что девяносто процентов сообщений о светящихся сферах можно списать на так называемый фосфен. Это зрительная иллюзия, когда после яркой вспышки обычной линейной молнии на сетчатке глаза человека на несколько секунд остается слепое пятно. Оставшиеся десять процентов списывали на горящий болотный газ или обман зрения. Академическая среда категорически отказывалась верить на слово даже подготовленным наблюдателям, и у исследователей на это были веские причины.
Почему официальная наука веками крутила пальцем у виска
Главная проблема заключалась в том, что это природное явление абсолютно неуловимо. Оно возникает спонтанно, живет от силы несколько секунд или минут, а предсказать место его появления невозможно. Вы не можете выставить посреди чистого поля научную лабораторию с дорогостоящим оборудованием и просто ждать, когда в нее соизволит прилететь плазмоид. Даже великий Никола Тесла, который заявлял в своих дневниках о создании стабильных огненных шаров в лаборатории Колорадо-Спрингс, не оставил после себя четкой и воспроизводимой инструкции.
Физики привыкли доверять строгим фактам, графикам и показаниям приборов и относительно легкой повторяемости опытов, если все описано. А тут им предлагали поверить рассказам напуганных дачников или случайных путников. Ситуацию усугубляло то, что в лабораториях никак не получалось воссоздать плазмоид, который вел бы себя в точности как природный аналог, то есть долго жил без постоянной подпитки энергией извне. Из-за этого феномен десятилетиями находился в серой зоне между наукой и фантастикой.
Китайский триумф: сенсация на плато Цинхай
Все кардинально изменилось в 2012 году благодаря чистой случайности, которая перевернула научный мир. Группа китайских физиков из Северо-Западного педагогического университета приехала на высокогорное плато Цинхай. Цель у них была вполне стандартная и рутинная, они изучали спектральные характеристики обычных линейных молний. Ученые установили на открытой местности мощные спектрографы и скоростные камеры, готовые фиксировать каждый удар стихии.
Гроза началась неожиданно. В какой-то момент обычный электрический разряд ударил в землю примерно в девяти сотнях метров от оборудования. И тут произошло невероятное, прямо на глазах у изумленных исследователей из места удара поднялся светящийся шар, чей видимый диаметр вместе с ярким ореолом засветки достигал внушительных пяти метров. Он плавно пролетел горизонтально примерно пятнадцать метров и исчез через полторы секунды.
Аппаратура сработала идеально. Физики впервые в истории человечества не просто сняли шаровую молнию на видео высокого разрешения, но и полностью записали ее оптический спектр. Приборы беспристрастно зафиксировали, что внутри шара горели линии кремния, железа и кальция. Это было фундаментальное открытие, которое навсегда закрыло споры о том, существует ли явление в реальности. Ученые получили железные доказательства, опубликованные в авторитетном научном журнале Physical Review Letters.
Секрет светящегося шара
Когда состав плазмоида стал полностью известен благодаря полученному спектру, ученые смогли детально воссоздать физику процесса. Оказалось, что разгадка кроется в теории, которую еще в двухтысячном году предложил новозеландский химик Джон Абрахамсон. Ее называют эффектом испаренной земли.
Когда колоссальная энергия обычной линейной молнии бьет в почву, происходит мгновенный локальный взрыв. Температура в точке удара достигает нескольких тысяч градусов. Под этим воздействием соединения кремния, которые содержатся в обычном песке и земле, мгновенно восстанавливаются и превращаются в раскаленный аэрозоль из цепочек наночастиц.
Этот кремниевый нанотуман выбрасывается в воздух, формируя шар. Частицы кремния начинают быстро окисляться кислородом воздуха. Эта химическая реакция протекает относительно медленно, именно она выделяет свет и тепло, поддерживая жизнь шара в течение нескольких секунд. Когда запасы кремния полностью выгорают, сфера исчезает или взрывается. Логично, просто и никаких потусторонних сил.
Как физики создают молнии в обычных лабораториях
Чтобы окончательно поставить точку в этом вопросе, исследователи по всему миру начали воспроизводить элементы этого процесса в контролируемых условиях. Наибольших успехов добились немецкие специалисты из Института физики плазмы имени Макса Планка.
Они пошли по пути создания плазмоидов над поверхностью воды. Ученые использовали мощные электрические разряды высокого напряжения, которые направляли на специальные водные растворы. В результате над емкостью на доли секунды возникали красивые светящиеся сферы, которые обладали свойствами природных шаровых молний. Другие научные группы научились генерировать похожие объекты в обычных микроволновых резонаторах, используя пары кремния или углерода.
Да, лабораторные микро-молнии пока живут гораздо меньше своих природных собратьев и имеют меньшие размеры. Однако эти эксперименты доказали главное, явление полностью укладывается в рамки классической плазмохимии и термодинамики. Больше ни один серьезный эксперт не назовет вас сумасшедшим, если вы расскажете о своей встрече с этим чудом природы. Наука официально приняла шаровую молнию в свои ряды, и сейчас ученые работают над тем, как использовать эти знания для развития управляемого термоядерного синтеза и новых источников энергии.
А вы видели это чудо природы вживую
Тема загадок природы всегда вызывает массу споров, но в данном случае официальные факты говорят сами за себя. Феномен перестал быть мистикой и стал частью строгой академической науки.
Мне безумно интересно узнать ваше мнение. Поделитесь в комментариях, приходилось ли вам или вашим близким сталкиваться с шаровой молнией во время грозы? Как вел себя этот загадочный объект и чем закончилась встреча?
Источники:
Наблюдение спектра шаровой молнии (Северо-Западный педагогический университет Китая): Исследование Cen, J., Yuan, P., Xue, S. (2014). "Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning". Physical Review Letters.
Химическая гипотеза испарения почвы (Кентерберийский университет): Исследование Abrahamson, J., Dinniss, J. (2000). "Ball lightning caused by oxidation of nanoparticle networks from normal lightning strikes on soil". Nature.
Создание плазмоидов в лабораторных условиях (Институт физики плазмы Макса Планка): Исследование Fussmann, G., Gronwald, W. (2006). "Production of long-lived plasmoids from water surfaces". Physics Letters A.