Вчені розгадали одну з загадок формування кульових блискавок
Кульова блискавка завжди була одним з найбільш загадкових явищ природи. Це настільки рідкісне і непередбачуване явище, що вченим до цих пір не вдавалося зловити кульову блискавку у фокусі дослідницьких приладів. І не так давно групі китайських дослідників, які проводять польові експерименти, що стосуються звичайних блискавок, зовсім вдалося зареєструвати у всіх подробицях процес формування і недовгого існування кульової блискавки. До складу наукового обладнання, що використовується вченими, входив прилад-спектрометр, який дозволили отримати спектр світла кульової блискавки, на підставі якого вчені з'ясували, що до складу плазмової кулі блискавки входять хімічні елементи, що знаходяться в грунті, що є підтвердженням однієї з теорій про формування кульових блискавок.
Як правило, кульові блискавки виникають під час сильних гроз. Вони можуть бути різного розміру, починаючи від розміру м'яча для гольфу і закінчуючи кількома метрами в діаметрі. Ці кулі плазми, плаваючі в повітрі і випромінюють інтенсивне світло, існують протягом від однієї секунди до десятків секунд часу. У деяких випадках кульова блискавка може представляти небезпеку для оточуючих, в історії відомо безліч випадків підпалів будівель і нанесення шкоди людям кульовими блискавками, деякі з яких приводили до летального результату.
В даний час існує безліч різних теорій, що пояснюють факт виникнення кульових блискавок, які різняться ступенем правдоподібності. Палаючі кулі плазми були штучно створені в лабораторіях за допомогою інтенсивних променів мікрохвильового випромінювання або сильних електричних зарядів. Але такі лабораторні експерименти не мають відношення до процесів формування кульових блискавок в природних умовах, в умовах, про які було практично нічого невідомо до останнього часу.
Одна з популярних теорій про формування кульових блискавок свідчить про те, що коли звичайна блискавка вдаряє в землю, висока температура і електричний заряд у точці удару випаровують і піднімають у повітря деякий об'єм грунту, який перетворюється в плазму, у якій знаходиться деяка кількість кремнію. Вуглець, який знаходиться в складі багатьох хімічних сполук, що знаходяться в грунті, позбавляє силікатні сполуки кисню, створюючи газ із збуджених атомів кремнію. Ці атоми об'єднуються один з одним і формують крихітні кремнієві наночастинки, які, ширяючи в повітрі, інтенсивно реагують з атмосферним киснем, просто згорають, виділяючи велику кількість тепла і світла. І якщо таке відбувається насправді, то в спектрі випускається кульовими блискавками світла повинні мати чіткі підписи кремнію та інших хімічних елементів, що знаходяться в грунті.
Саме про виявлення чітких спектральних ліній хімічних елементів в спектрі світла кульової блискавки оголосили вчені з Північно-західного Нормального університету (Northwest Normal University) в Ланьчжоу, Китай. Вони встановили своє наукове обладнання в районі плато Цинхай, розташованого на північному заході Китаю, з метою дослідження звичайних блискавок. І під час сильної грози в липні 2012 року вони побачили, що відразу після удару звичайної блискавки утворилася кульова блискавка. Це сталося на відстані 900 метрів від точки розташування наукового обладнання та вченим вдалося записати відео і спектр світла з допомогою швидкодіючих камер і спектрометра.
Зареєстрована кульова блискавка візуально мала вигляд кулі, діаметром 5 метрів, хоча фактичний розмір кулі плазми був набагато менше. Блискавка існувала близько 1.6 секунд часу і за цей час її колір змінився від білого до червоного. Дослідникам вдалося помітити, що висота, на якій знаходилася блискавка, була рівна приблизно трьом метрам, а по горизонталі блискавка подолала відстань близько 10 метрів.
Провівши аналіз спектра світла кульової блискавки, дослідники побачили чіткі спектральні лінії кремнію, заліза і кальцію, елементи, які удосталь знаходяться в складі грунту в даній місцевості. Дослідники очікували побачити також спектральні лінії алюмінію, який також знаходиться у великих кількостях у складі мінералів ґрунту, але, як це ні дивно, спектральний аналіз показав повну відсутність атомом алюмінію в плазмі кульової блискавки.
"Я вважаю, що китайським дослідникам вдалося зробити унікальне спостереження, яке демонструє весь процес формування та існування кульової блискавки певного типу", - розповідає Мартін Розумний (Martin Uman), вчений з університету Флориди, який спеціалізується на вивченні блискавок і інших атмосферних явищ, - "В минулому було багато дослідницьких програм у цій області, але вченим вдавалося зафіксувати на відео або на фотознімках лише звичайні і вторинні грозові розряди, нікому з них не довелося натрапити на кульову блискавку".
"Спостереження китайців вказують на те, що кульова блискавка складається з грязі в буквальному сенсі", - розповідає Мартін Розумний, - "І ці спостереження є підказкою для спроби створення справжньої кульової блискавки штучним способом. У найближчому майбутньому ми, спільно з нашими китайськими колегами, спробуємо відтворити всі умови в лабораторії і створити реальну кульову блискавку".