Китайские ученые сообщили недавно в журнале Physical Review Letters, что им впервые удалось получить спектрограмму настоящей шаровой молнии. Наконец-то появились первые данные о ее химическом составе, которые позволяют более определенно говорить о природе одной из самых жгучих тайн нашей планеты.

Трудно в это поверить, но до настоящего времени существует вполне научная теория, согласно которой все случаи наблюдения шаровой молнии – это плод индивидуального или массового воображения. В 2010 году австрийские ученые, не в силах привести к одному знаменателю многочисленные и противоречивые свидетельства о появлении шаровой молнии, сочли ее особой галлюцинацией, возникающей при мощном электромагнитном воздействии на мозг во время грозы.

Причина такого научного эскапизма проста: ничего объективного до самого последнего времени в научных досье не было. Шаровая молния (ШМ) появляется во время грозы, размер от нескольких сантиметров до метров, она способна проникать сквозь мельчайшие отверстия, исчезать беззвучно или с сильным взрывом. Отсутствовали даже сколько-нибудь качественные записи этого феномена – обычно потому, что ШМ появляется неожиданно и времени на подготовку просто нет, да и очевидцы столбенеют от неожиданности и страха.

Спектр шаровой молнии рассказывает о ней гораздо больше, чем просто фото, – это ключ к ее химическому составу

И вот в 2012 году ученые Северо-Западного педагогического университета в городе Ланьчжоу записывали на видео грозовую активность, фиксируя молнии. Параллельно работал спектрограф, который разлагает свет от молнии. По описанию ученых из группы Цзяньюна Цэня, совершенно неожиданно после удара простой молнии образовалась ШМ, которая пролетела прямо перед приборами ученых и затем исчезла.

Спектрометрия ШМ показала наличие в ней кремния, кальция и железа. Ученые взяли химический анализ почвы в том месте, где били обычные молнии, и обнаружили совпадение химического состава. То есть химический состав почвы и ШМ был близким. И сейчас, публикуя научную статью об этом наблюдении, китайские ученые склонны поддерживать теорию возникновения ШМ из испаренного кремния земли, которую предложили еще в 2000 году новозеландские исследователи.

Согласно теории Джона Абрахамсона и Джеймса Динниса из Кентерберийского университета города Крайсчерча, ШМ образуется в результате термического испарения почвы, содержащей силикаты – тот же песок. Температура обычной молнии весьма высока, свыше 10 тысяч градусов Цельсия, что почти в два раза горячее, чем на поверхности Солнца. Это также в три с лишним раза выше температуры кипения кварца, из которого и состоят песчинки.
Согласно Абрахамсону и Диннису, в атмосферу после удара линейной молнии выделяется облачко раскаленного атомарного кремния, или наночастиц SiO или SiC, которые начинают вновь соединяться с кислородом воздуха – то есть, говоря нормальным языком, гореть. И вот это горение облака кремния в кислороде и создает эффект, известный как ШМ. Их модель теоретически объясняла многие наблюденные явления: и время горения ШМ, и размеры, и даже интенсивность свечения.

Спустя шесть лет уже в Израиле Владимир Дихтярь и Эли Жерби из Тель-Авивского университета смогли воссоздать процесс, описанный Абрахамсоном и Диннисом в лабораторных условиях. Им удалось наблюдать эффект образования огненного облака, воздействия на силикатный субстрат, которое существовало чуть более одной секунды. Происходит ли это в природе, оставалось неясным, поскольку даже если бы кто-то получил спектрограмму ШМ и нашел в ней один кремний, это бы не было убедительным доказательством теории Абрахамсона и Динниса, так как кремний – один из самых распространенных элементов во Вселенной.

Интересно, что зафиксированная китайскими исследователями шаровая молния пульсировала с частотой около 100 Гц, но исследователи списали пульсацию на близость высоковольтной сети. Опять же это только предположение.

Однако наблюдение китайских ученых не объясняет массу других наблюдений шаровой молнии и ее странного поведения – это позволяет предположить, что существует несколько различных процессов, визуально схожих, но имеющих различную природу. Тут стоит вспомнить об уникальном сборе информации, предпринятом известным журналом «Наука и жизнь». В 1975 году в декабрьском номере была помещена анкета для читателей, наблюдавших это явление. Специалистами в итоге было проанализировано более тысячи анкет, и удалось выявить определенные закономерности. В частности, ШМ действительно «шаровая» – только 4% видели иные формы: грушу, тор и пр. Основной размер до 20 см, а время жизни может достигать более 90 секунд, хотя более всего наблюдались короткоживущие ШМ – до 40 секунд и менее. В 80% случаев шаровые молнии проходили менее 50 метров, а половина – вообще до 10 метров. Подавляющее большинство ШМ светилось как стандартные лампочки на 100–200 Вт, а температура вряд ли выше нескольких сотен градусов, скорее всего, около 200. Шаровая молния появлялась из самых неожиданных мест, даже из электрических розеток.

В интернете много фото шаровой молнии – но что происходит внутри огненного шара?

Изобилие материала подтолкнуло научную мысль, и сейчас существует множество научных гипотез ее образования и собственно природы. Однако вновь возвращаемся к главной проблеме – отсутствию достоверных инструментальных наблюдений ШМ, наличие приборных замеров. И именно поэтому ученые всего мира были бы очень благодарны за объективные свидетельства этого феномена. И здесь не просто любопытство ученых – есть все основания полагать, что овладение тайной ШМ позволит расширить наши возможности в управлении и передачи электроэнергии.