Российский ученый уверен, что максимально приблизился к разгадке тайны шаровой молнии

Среди атмосферных явлений шаровая молния занимает особое место. Это светящийся шар, который может появиться во время грозы, медленно проплыть по воздуху, проникнуть в помещение через щель и тихо исчезнуть или взорваться с грохотом.


Научные наблюдения за этим феноменом ведутся почти два столетия — с первой публикации Франсуа Араго в 1838 году, где он описал три десятка случаев. В России же отсчет часто ведут от трагической гибели академика Георга Вильгельма Рихмана в 1753 году, пораженного шаровой молнией во время экспериментов с атмосферным электричеством.



Несмотря на сотни гипотез и моделей, общепринятого объяснения ее природы до сих пор нет. Шаровая молния остается мощным интеллектуальным вызовом для всей науки. И вот теперь российский исследователь предлагает взглянуть на феномен под совершенно другим углом.

Что мы знаем о шаровой молнии наверняка?

Это обособленное светящееся образование в атмосфере, чаще всего сферической формы. Движется в воздухе свободно, имеет средний размер около 20 см, живет от нескольких секунд до нескольких минут.



Известно, что шаровая молния обладает определенным запасом энергии. Та расходуется на излучение.

Шаровая молния движется в основном горизонтально, следовательно, имеет плотность, близкую к плотности воздуха. Скорость редко превышает 10 метров в секунду.

Также молния имеет уникальное свойство проходить через узкие отверстия и щели. После этого она снова восстанавливает сферическую форму.

Чаще всего шаровая молния появляется летом, «любимый» месяц — июль. Как правило, ее появлению предшествуют грозовая погода и высокая влажность воздуха.

Исчезает либо по-английски, очень тихо, либо с оглушительным взрывом.

Иногда, по словам очевидцев, шаровая молния может распасться на несколько меньших объектов. Все они также имеют сферическую форму.

Время жизни зависит от размера. Чем крупнее шаровая молния, тем дольше она «живет».

Цвета могут быть разными, но чаще всего свидетели отмечают белый, красный, желтый и оранжевый оттенки.

Энергетика шаровой молнии — один из самых дискуссионных вопросов. Точные количественные значения неизвестны, оценки колеблются в очень широких пределах.

В лабиринте теорий

За долгую историю изучения было предложено несколько сотен моделей и гипотез происхождения шаровых молний. Ни одна из них не может объяснить все, часто противоречивые, свойства, зафиксированные наблюдателями.



Ученые давно пытаются понять, откуда шаровая молния берет энергию для свечения. Все гипотезы можно разделить на два лагеря: одни считают, что энергия поступает извне, другие — что она запасена внутри самой молнии.

Первая группа сталкивается с большой проблемой. Как, например, представлял себе нобелевский лауреат Петр Капица: шаровая молния — это плазменный шар, который должен постоянно «подзаряжаться» извне, как лампочка от розетки. Но в природе не видно этого невидимого «проводка», который бы снабжал энергией свободно летающий светящийся шар.

Поэтому более правдоподобными кажутся модели, где «топливо» находится внутри. Например, шаровая молния может быть медленно горящим сгустком газа — ученым даже удавалось ненадолго создавать такие шарики в лабораториях. Или ее энергию могут питать химические реакции с участием озона, который как раз образуется во время грозы.

Но тут возникает другой вопрос: что не дает этому сгустку газа или облаку химических веществ просто разлететься по воздуху? Что удерживает его в форме четкого шара?

Шаг вперед был сделан, когда Борис Смирнов предположил, что внутри молнии есть легкий пористый каркас (как очень прочная пена), который и задает ей форму. Эта идея хорошо объясняла, почему шаровая молния такая легкая и устойчивая.

Еще одна известная теория, предложенная Игорем Стахановым, гласит, что шаровая молния — это клубок электрически заряженных частиц (ионов), одетых в «шубу» из молекул воды. Эта «шуба» не дает противоположным зарядам быстро нейтрализовать друг друга, поэтому шар живет дольше.

Однако и тут остается загадка: что не дает этому клубку заряженных частиц просто рассеяться в пространстве? Где его невидимые стенки?
Кроме того, существует и множество экзотических гипотез. Например, шаровая молния — это… микроскопическая черная дыра или клубок гипотетической темной материи.

Ответы и вопросы

Поэтому, когда старые теории зашли в тупик, российский ученый Асхаб Асхабов из Института геологии Коми предложил совершенно новый взгляд. Он считает, что шаровая молния — это не просто сгусток энергии, а упорядоченная структура, похожая на кристалл. Но из атомов, а из особых частиц.

Представьте себе очень влажный воздух после грозы. Согласно модели, в нем могут самопроизвольно рождаться крошечные сгустки вещества — кватароны. Это как зародыши будущих капель, но существующие сами по себе, в «скрытом» состоянии.



Теперь главная хитрость. Вообразим, что все эти кватароны получили, скажем, положительный электрический заряд. Одинаково заряженные частицы, как одинаковые полюса магнитов, отталкиваются. Они не могут слипнуться, чтобы стать каплей воды.

Но это отталкивание может создать не хаос, а порядок. Частицы «расталкиваются» ровно настолько, чтобы занять строго определенные позиции друг относительно друга, образуя невидимую решетку. Это и есть «кулоновский кристалл» — твердое тело, скрепленное не химическими связями, а силами электрического отталкивания.

Таким образом, шаровая молния — это светящаяся сфера-«кристалл», построенная из заряженных кватаронов. И эта простая картина объясняет почти все ее чудесные свойства.

Почему молния не разлетается? Ее удерживает форма «кристалла» и энергия его поверхности. Ей не нужен никакой внутренний каркас.
Почему молния круглая и может пролезть в щель? Частицы в таком кристалле не жестко сцеплены. Вся структура ведет себя как единая упругая капля: может сплющиться, пролезть в отверстие и снова стать шаром.

Откуда в молнии берется свет? Энергия для свечения уже изначально «зашита» внутри самих кватаронов. Ее не нужно подкачивать извне, и она не выделяется при горении. Она просто медленно излучается, как светит раскаленный уголек.

Почему молнии бывают разного цвета? Все зависит от «примесей» — случайных атомов или дефектов внутри кристаллической решетки. Чистая структура светилась бы одним цветом, а примеси его меняют.

При этом модель Асхабова не отрицает, что у молнии есть свое электрическое поле. Но самое главное, исследование российского ученого дает ответы на самые важные вопросы. Размер шаровой молнии, долголетие и зависят от того, сколько было кватаронов, какого они размера и как сильно заряжены.

Прав ли российский ученый, покажет время. Но его теория однозначно очень интересная.