Раскрыта тайна рождения шаровых молний

О том, что шаровая молния может рождаться в результате удара обычной молнии о землю, ученые догадывались достаточно давно. Однако лишь недавно ученым удалось доказать это предположение. Во время исследований молний при помощи высокоскоростных камер физикам удалось зафиксировать процесс рождения и всей недолгой жизни этого таинственного объекта.

О шаровой молнии до сих пор известно весьма немного в основном потому, что ученым не удается собрать достаточно данных для анализа этого явления природы. Дело в том, что этот вид молнии появляется в поле зрения людей крайне редко. Так, за весь прошлый век на территории нашей страны данное явление наблюдали всего-то около 800 раз (это количество достоверных случаев). Кроме того, рассказы очевидцев об этом явлении очень различны. Иногда даже создается впечатление, что каждый наблюдатель видит свою собственную шаровую молнию (возможно, именно этот факт и породил популярную ныне гипотезу о том, что шаровая молния — это просто оптический обман).

Однако все-таки что-то общее в рассказах очевидцев имеется. Так, например, удалось выяснить, что время жизни шаровой молнии в среднем составляет от одной до десяти секунд, а размеры колеблются в пределах от одного до ста сантиметров. Чаще всего цвет этой молнии — белый, хотя есть сообщения о таковых желтого, оранжевого, синего и даже зеленого цвета. Кстати, именно данные о таких разноцветных молниях в свое время натолкнули ученых из Кентерберийского университета (Новая Зеландия) Джона Абрахамсона и Джеймса Диннисса на одну интересную идею о том, откуда берутся эти загадочные молнии.

Проанализировав большое количество данных, исследователи предположили, что, скорее всего, шаровая молния возникает тогда, когда ее обычная "коллега" ударяет в богатую кремнием почву. И как только поверхность земли нагревается до такой степени, что начинает испаряться, углерод из нее восстанавливает кремний из его диоксида, который широко распространен в почвенном слое. Ну, а в воздушной среде этот кремний еще раз окисляется, причем достаточно быстро, давая весь этот разноцветный спектр излучения, который мы и видим как шаровую молнию.

Подобное предположение появилось на страницах научных журналов еще в 2000 году. Однако только через шесть лет группа физиков из Израиля попробовала подтвердить данную гипотезу экспериментально. Для этого были созданы левитирующие огненные шары путем облучения самых разных твердых материалов (в том числе, кремния) микроволнами, призванными имитировать ситуацию после попадания молнии в некий предмет. Хотя определенное сходство данных шаров с описанием шаровых молний, без сомнения, было, однако научное сообщество все-таки не посчитало эти опыты строгим доказательством гипотезы Абрахамсона-Диннисса.

И лишь в конце прошлого года ученым из Северо-Западного университета (КНР), которыми руководил профессор Цен Цзянь Юн, удалось собрать веские доказательства в пользу справедливости данного предположения. Правда, китайские физики пошли совсем другим путем: они не пытались создать искусственный аналог шаровой молнии в лаборатории, а решили понаблюдать за этими грозными небесными "колобками" в естественной среде. Впрочем, сначала они просто изучали в высокогорных районах Тибета обычные молнии, используя для этого высокоскоростные камеры высокого разрешения.

Исходной целью работы было определение спектральных характеристик молний. И вот, совершенно случайно одна из камер зафиксировала появление шаровой молнии. Она появилась после удара обычной молнии. Эта сфера, диаметр которой был равен пяти метрам (что является весьма необычным для шаровых молний), в течение 1,5 секунды двигалась параллельно поверхности земли со скоростью 8,6 метра в секунду, Но, что самое интересное, при этом она постоянно меняла свой цвет. Сначала молния была яркой пурпурно-белой, затем начала приобретать оранжевый цвет, потом опять побелела, а в конце стала ярко-красной.

Проанализировав получившуюся запись изображения, ученые обнаружили, что в данной шаровой молнии явно присутствовали кремний, железо и кальций. А эти элементы являются самыми распространенными в почвах данного региона. В итоге физики сделали вывод о том, что гипотеза Абрахамсона-Диннисса верна и основным источником излучения шаровой молнии является ее ядро, которое действительно состоит из инициализированных ударом обычной молнии почвенных компонентов.

При этом они обнаружили еще один любопытный факт: флуктуации интенсивности света шаровой молнии были где-то в районе 100 герц, хотя должны быть вдвое меньше. Не исключено, что это можно объяснить тем, что на формирование данной молнии повлияла близость к месту ее возникновения линии электропередач — это она добавила "лишние" 50 герц. Этим же влиянием можно объяснить и аномально большой размер данного объекта, который выходит за верхний предел размера шаровых молний, что наблюдались прежде.

Таким образом, китайским ученым удалось не только доказать справедливость гипотезы Абрахамсона-Диннисса, но и вообще впервые в истории науки провести анализ спектра излучения шаровой молнии, а также доказать, что на протяжении жизни этого объекта его цвет действительно меняется. Последнее, кстати, объясняет, почему те, кто видел шаровую молнию одновременно из одной точки, описывают цвет по-разному, а также дает ответ на другой вопрос — почему при наблюдениях шаровых молний в разных уголках Земли их цвет и размеры были различными. Ведь почвы-то везде разные…

Антон Евсеев