Физики изучили спектр «шаровой молнии»
«Шаровая молния» (слева) и ее спектр (справа). Развертка узкой полоски видео по вертикали, показывающая движение и эволюцию шара.. Изображение: J. Cen, P. Yuan, and S. Xue, Phys. Rev. Lett. (2014)
Китайским ученым впервые удалось получить спектр «шаровой молнии» и заснять ее появление и эволюцию. Наблюдения физиков опубликованы в журнале Physical Review Letters, кратко о них можно прочитать на сайте Американского физического общества.
Заснять редкое явление удалось случайно — в ходе эксперимента по наблюдению за обычными молниями. Ученые предварительно установили соответствующее оборудование в одной из точек Тибетского нагорья в провинции Цинхай.
Разряд, описание которого приводится в статье, произошел в июле 2012 года. «Шаровая молния» возникла во время грозы непосредственно после разряда обычной молнии. Это произошло в 900 метрах от установленных авторами регистраторов, поэтому ученым удалось получить высокоскоростное видео процесса ее возникновения и снять спектр в диапазоне от 400 до 1000 нанометров.
Из-за низкого разрешения камеры раскаленная плазма на пленке выглядит как шар диаметром около пяти метров, хотя его реальные размеры, как полагают авторы, были значительно меньше. Шар продержался в воздухе около полутора секунд, после чего покраснел и погас. За это время «молния» переместилась горизонтально на 10 и поднялась на три метра. Анализ спектра плазмы показал наличие линий излучения, характерных для кремния, железа и кальция — элементов, в большом количестве присутствующих в почве.
Термин «шаровая молния» может применяться учеными к двум типам явлений. Одно из них, которое легко воспроизводится и изучается в лабораториях, представляет собой электрическую дугу над электролитом. Например, недавно американские физики сообщали о том, что им удалось продлить время жизни таких разрядов, которые еще называют «плазмоидами». В другом значении «шаровая молния» относится к описательным феноменам, о природе которых ученые знают крайне мало из-за отсутствия объективных наблюдательных данных.
По одной из множества версий, то, что принято называть «шаровой молнией» может представлять собой результат горения кремния: после «обычного» электрического разряда углерод почвы захватывает кислород песка (оксида кремния), в результате чего кремний восстанавливается. Свободный кремний затем относительно медленно горит в кислороде воздуха, что издалека выглядит, как раскаленный шар. Новые данные, полученные китайскими физиками согласуются с этой версией, но не исключают и другие объяснения.