Как наука объясняет шаровые молнии и что делать при их появлении

Что такое шаровая молния

Это крайне редкое природное явление в виде летящей светящейся сферы, которую обычно связывают Ball lightning / Britannica с атмосферным электричеством. Реальная природа шаровых молний неизвестна. Чаще всего они появляются C. Nunez. Ball lightning: weird, mysterious, perplexing, and deadly / National Geographic в грозу, но иногда их видят и в спокойную погоду, причём как на улице, так и в помещениях.

Диаметр светящихся шаров может быть от 4–5 сантиметров до нескольких метров, хотя обычно эти молнии не больше баскетбольного мяча. Цвет бывает разным: красным, оранжевым и жёлтым, синим, зелёным или белым. Нередко появление такого объекта сопровождается шипящим звуком и резким запахом серы.

По рассказам очевидцев, шаровые молнии способны двигаться независимо от силы и направления ветра, могут прожечь окно или даже стену и убить человека. Правда, чаще всего не наносят вреда: просто появляются на несколько секунд и исчезают бесшумно или со взрывом.

Одно из первых упоминаний о шаровой молнии относится J. B. Rowe. The Two Widecombe Tracts, 1638, giving a Contemporary Account of the great Storm, reprinted with an Introduction к 1638 году. Тогда очевидцы сообщили, что большой огненный шар почти разрушил одну из английских церквей, пробив стену. С тех пор накопилось немало свидетельств. Так, Михаил Ломоносов проводил М. В. Ломоносов. Письмо к И. И. Шувалову от 26 июля 1753 года осмотр тела академика Георга Рихмана, погибшего от шаровой молнии.

Однако, несмотря на весомое количество свидетельств, понять, откуда берутся шаровые молнии и что они собой представляют, у учёных пока не получается.

Как наука объясняет происхождение шаровых молний

Нам хорошо известно, как возникают обычные молнии. Это происходит C. Nunez. Ball lightning: weird, mysterious, perplexing, and deadly / National Geographic из‑за столкновения разных электрических зарядов в атмосфере. При их встрече возникает мощный разряд.

А вот с шаровыми молниями такой определённости нет. Свои теории предлагают как заслуженные учёные, так и маргиналы от науки вроде псевдосинергетиков: всего насчитывается Белые пятна науки / Популярная механика более 400 гипотез. Так, одно из экстравагантных объяснений гласит, что шаровые молнии — это порождения иных миров. Разберём более реалистичные варианты.

Плазма

Согласно одной из версий, шаровые молнии рождаются J. Abrahamson, J. Dinniss. Ball lightning caused by oxidation of nanoparticle networks from normal lightning strikes on soil / Nature в момент удара обычной молнии о землю. В результате часть элементов почвы испаряется с большой температурой. Вместе с ионизированным кислородом они образуют смесь, которая начинает отдавать тепло и превращается в плазменный пузырь.

По другой похожей теории, после удара молнии о землю появляется H.-C. Wu. Relativistic‑microwave theory of ball lightning / Scientific Reports микроволновое излучение. Оно, в свою очередь, нагревает воздух, из‑за чего образуется плазма. Учёным даже удавалось V. Dikhtyar, E. Jerby. Fireball Ejection from a Molten Hot Spot to Air by Localized Microwaves / Physical Review Letters генерировать таким способом огненные объекты экспериментально.

А ещё электрические разряды могут приводить Y. H. Ohtsuki, H. Ofuruton. Plasma fireballs formed by microwave interference in air / Nature к появлению светящихся шаров, если атмосфера содержит такие газы, как пропан, этан или метан.

Ионы воздуха на стёклах

Климатологи из США и Австралии считают J. J. Lowke, D. Smith, K. E. Nelson et al. Birth of ball lightning / Journal of Geophysical Research: Atmospheres , что шаровые молнии могут вызывать атмосферные ионы, скапливающиеся на внутренней поверхности стёкол. Они создают электрическое поле, достаточное для возникновения разряда.

Взаимодействие электромагнитных волн с атмосферой

Знаменитый советский физик, лауреат Нобелевской премии, Пётр Капица предположил П. Л. Капица. О природе шаровой молнии / Квант , что шаровые молнии провоцируются волнами электромагнитного излучения, которые возникают между облаками и землёй. Амплитуда этих колебаний может образовывать заряженный током сгусток воздуха — «пробой», или газовый разряд.

Галлюцинации

Согласно исследованию J.Peer, A.Kendl. Transcranial stimulability of phosphenes by long lightning electromagnetic pulses / Physics Letters A австрийских физиков, появляющиеся в грозу электромагнитные поля способны воздействовать на организм человека. Например, на зрительную кору головного мозга. Тогда человек может наблюдать светящиеся и движущиеся диски и линии. При подобной стимуляции участники эксперимента видели белые, серые или ненасыщенные цветом всполохи. Исследователи считают, что до половины всех наблюдений шаровых молний — это электромагнитные галлюцинации.

Тектонические эффекты

Известно, что редкие вспышки электричества, похожие на шаровые молнии, могут появляться C. Nunez. Earthquake lights, explained / National Geographic во время землетрясений.

Почему природа шаровых молний всё ещё необъяснима

Несмотря на обилие гипотез, приблизиться к разгадке тайны шаровых молний пока не удаётся K. Than. Ball Lightning May Be All in Your Head / National Geographic . Эти явления слишком редки и недолговечны, поэтому единой теории не появилось, а практически у всех гипотез находятся проблемы.

Например, шаровые молнии далеко не всегда появляются в местах скопления пропана, этана или метана, опыты с микроволновым излучением далеки от реальной жизни. А теория со стёклами не объясняет, как шаровые молнии появляются вне помещений.

В случае с галлюцинациями тоже не всё так гладко. Ведь очевидцы сообщают K. Than. Ball Lightning May Be All in Your Head / National Geographic не только о белых или серых шаровых молниях, но и о сферах разных цветов. Кроме того, некоторые наблюдатели видели молнии очень близко и могли описать их внутреннюю структуру, а также связанные с ними запахи и звуки. Всё это мало похоже на простые отдалённые вспышки и не объясняет, почему несколько человек могли видеть летящие в одном направлении шары.

В 2012 году китайским учёным впервые удалось J. Cen, P. Yuan, S. Xue. Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning / Physical Review Letters запечатлеть шаровую молнию, преодолевшую путь около 10 метров, на спектрометр. Прибор показал, что сфера содержит кремний, железо и кальций — элементы из местной почвы. Следы этих же веществ были найдены А. В. Дьяков. Шаровые молнии, содержащие твёрдое или жидкое вещество / Природа во фрагментах, предположительно оставленных шаровой молнией.

Это поддерживает теорию о плазменной природе явления, но для однозначных выводов ещё очень мало данных. Например, непонятно, как в таком случае шаровые молнии могут появляться внутри помещений.

Как не пострадать от шаровой молнии

Сегодня у нас слишком мало сведений, чтобы давать какие‑то определённые советы. По большому счёту можно опираться только на наблюдения очевидцев, а это весьма ненадёжные данные. Например, некоторые рекомендуют избегать металлических предметов, так как те якобы притягивают шаровые молнии.

Достоверно можно посоветовать лишь две вещи: стараться держаться подальше от шаровой молнии и не паниковать. Чаще всего это явление не наносит никакого урона, поэтому, заметив светящийся шар, лучше ничего не делать. И никогда не помешает оставаться дома в грозу. Ведь обычные молнии не менее, а, может быть, и более опасны.