Шаровая молния: что известно физике

Необычное положение

Шаровая молния занимает в науке редкое место. О ней нельзя сказать «этого не существует» — свидетельств слишком много, и слишком многие из них исходят от наблюдательных и квалифицированных людей. И нельзя сказать «это изучено» — измерений почти нет.

Наука в таких случаях говорит осторожно: явление, по-видимому, реально, механизм неизвестен.

Что описывают очевидцы

Тысячи сообщений, собранных за столетия, дают на удивление согласованную картину:

• светящийся шар от нескольких сантиметров до десятков сантиметров в поперечнике;
• цвет от белого и жёлтого до красного и голубоватого;
• время жизни от секунд до десятков секунд — это гораздо дольше, чем у обычного разряда;
• движение вблизи земли или пола, часто медленное, иногда против ветра;
• появление во время грозы, нередко вскоре после обычного разряда;
• проникновение в помещения — через окно, дымоход, розетку;
• исчезновение бесшумно или со взрывом.

Согласованность описаний — довод в пользу реальности явления. Выдумки обычно разнообразнее.

Почему это трудно изучать

Проблема методическая, и она серьёзная.

Явление редкое, кратковременное и непредсказуемое. Оно возникает в грозу — в условиях, когда исследователь с аппаратурой обычно находится не там. Оно длится секунды. Повторить его по требованию нельзя.

Практически все данные — это воспоминания людей, переживших сильный испуг. Свидетельство такого рода ненадёжно по природе: память достраивает детали, а испуг искажает оценку размеров, расстояний и времени.

Единственное настоящее измерение

В 2012 году китайские исследователи наблюдали обычную грозу в провинции Цинхай с помощью спектрометров — задача у них была совсем другая. В кадр случайно попал светящийся шар, возникший после удара молнии в землю.

Так впервые появилось спектральное наблюдение явления. В спектре обнаружились линии кремния, железа и кальция — то есть элементов почвы.

Это результат, который трудно переоценить. Он означает, что светящееся образование состояло из вещества земли, поднятого разрядом, а не из чего-то экзотического.

Гипотеза, которая с этим согласуется

За двенадцать лет до наблюдения, в 2000 году, Джон Абрахамсон и Джеймс Диннис опубликовали в Nature гипотезу такого рода: удар молнии в грунт испаряет кремний, пар конденсируется в наночастицы, они образуют рыхлую сеть, и эта сеть медленно окисляется на воздухе — светясь и выделяя тепло.

Механизм объясняет главное затруднение — почему объект живёт секунды и десятки секунд, тогда как плазма гаснет за доли секунды. Здесь светится не плазма, а медленно горящий аэрозоль.

Наблюдение 2012 года хорошо согласуется с этой картиной. Но согласие — не доказательство: гипотеза объясняет не все описанные свойства, и проверить её экспериментально в полном объёме пока не удалось.

Что, возможно, не является шаровой молнией

Честность требует упомянуть и обратное.

Часть сообщений может объясняться послеобразом. Близкий разряд молнии оставляет на сетчатке яркое пятно, которое сохраняется секунды и «плавает» в поле зрения, перемещаясь вместе со взглядом. Человек в тёмной комнате воспринимает это как светящийся объект, движущийся по помещению.

Такое объяснение подходит для случаев, где шар возникает сразу после близкой вспышки и следует за движением головы наблюдателя. Оно не подходит для случаев с несколькими свидетелями, физическими следами или ожогами.

Скорее всего, под одним названием собраны разные явления. Разделить их пока нечем.