Секрет шаровой молнии раскрыт? Китайские ученые провели серию крайне необычных опытов

В октябре 2026 года группа физика Чуляна Чжоу из Шанхайского института оптики и точной механики Китайской академии наук опубликовала в журнале Nature Photonics итоги серии необычных опытов. Сами авторы называют их платформой для изучения «вековой загадки шаровой молнии». В лаборатории у кончика тончайшей иглы вспыхнул светящийся шарик, и физики по всему миру теперь спорят о его родстве с природным явлением. Приблизил ли он ученых к секрету шаровой молнии, которую до сих пор никто не смог объяснить окончательно?

Игла тоньше волоса

Поймать шаровую молнию в поле почти невозможно: явление редкое, а живет оно считаные секунды. Поэтому китайские физики пошли другим путем и построили ее крошечный аналог прямо в лаборатории. Основой стала вольфрамовая игла с острием около 100 нанометров. Человеческий волос толще примерно в 1000 раз.

На иглу направили сверхкороткий лазерный импульс. Вдоль нее побежала мощная терагерцевая электромагнитная волна, а у самого кончика энергия собралась в поле напряженностью больше 10 миллиардов вольт на метр. Такое поле с трудом можно представить даже по меркам продвинутых лабораториях.

Дальше в дело вступил газ аргон. Поле вырвало электроны у его атомов, газ превратился в плазму, и у острия возник светящийся шарик. Но по-настоящему интересное началось после вспышки, когда исследователи стали следить за тем, что с шариком происходит дальше.

Негаснущий шарик
Сначала плазменная сфера имела диаметр около 80 микрометров. За следующие 100 наносекунд она выросла до нескольких сотен микрометров и при этом сохранила четкую форму. Обычный сгусток горячего газа за такое время расплылся бы в бесформенное облако.
Главная новость заключается в том, что шар жил на порядки дольше импульса, который его породил. Для физиков это рекорд, а не короткая вспышка. Чтобы разобраться в причинах, шарик снимали через шесть спектральных фильтров, от ультрафиолета до инфракрасного диапазона.



Электронная температура плазмы снижалась примерно с 6 до 0,5 электронвольта. Контрольные модели обычной горячей плазмы рассеивались заметно быстрее и выглядели рыхлее. Эта разница стала главным аргументом в пользу того, что в лаборатории возникло образование особого рода. Но какого именно?

Запертая волна

Расширение шарика совпало с расчетами для электромагнитного солитона. Так физики называют устойчивое волновое образование, в котором часть энергии заперта внутри плазменной оболочки и поддерживает свечение. Главным доказательством стало то, что шарик рос не так, как обычное облако плазмы, которое просто расплывается в стороны. Он вел себя как снежный плуг: захватывал окружающее вещество и увеличивался по определенному закону — адиабатически, то есть без резких потерь тепла/энергии. Это и подтвердило, что перед нами не просто плазма, а устойчивый солитон.

Уже давно существует гипотеза, что шаровая молния и есть солитон, только в атмосфере. Излучение заперто в плазменном пузыре, поэтому молния светится секунды, а не микросекунды. И теперь это предположение проверили в лаборатории.

И вот еще что: если возбуждать такие структуры микроволнами вместо терагерцевого излучения, солитоны могут вырасти до метровых размеров и жить долгие секунды. Именно в таком виде очевидцы и описывают шаровые молнии в природе.

Хроники огненных кругов

Первое надежное описание можно встретить в хронике монаха Гервасия Кентерберийского. 7 июня 1195 года над Темзой из темного облака выпал огненный вращающийся шар и поплыл горизонтально над рекой. Записи такого рода дали науке первые зацепки.

Весьма драматичная запись относится к 1638 году: двухметровый шар влетел в церковь в Уидеком-ин-те-Мур в Англии, убил и ранил прихожан, разрушил камни и балки. В 1838 году французский физик Франсуа Араго собрал около 30 свидетельств очевидцев и убедил научное сообщество, что явление существует на самом деле, а не мерещится людям.



В конце XIX века за дело взялся Тесла. По его запискам, он получал сферические светящиеся разряды диаметром 2–6 см, которые, по слухам, умел держать в руках и прятать в коробку. Деталей он не оставил, и повторить его опыты никто не смог.

Что случилось на плато Цинхай в 2012-м

Кстати, новый эксперимент — это далеко не первый китайский заход в эту тему. В 2012 году команда Цзянюня Ценя снимала спектры обычных молний на плато Цинхай и случайно записала настоящую шаровую молнию. Шар диаметром около 5 метров прожил 1,64 секунды и прошел примерно в 900 метрах от наблюдателей.



Впервые в мире получили спектр природной шаровой молнии. В нем нашлись линии кремния, железа и кальция, то есть элементов почвы. Это поддержало гипотезу новозеландца Джона Абрахамсона 2000 года: молния бьет в землю, испаряет оксиды кремния, и облако раскаленного кремния светится, окисляясь в воздухе.

Правда, известный российский физик Владимир Бычков тогда отнесся к выводам скептически. По его словам, снимки скорее показывают дуговой разряд вдоль близкой линии электропередачи: на них заметна модуляция свечения с частотой около 100 Гц. К тому же в спектре не нашлось алюминия, который в земле встречается очень часто.

И снова китайцы

В 2016 году группа Чжэцзянского университета предложила самую проработанную физическую модель.



Модель объясняет сразу несколько странностей. Микроволны свободно проходят через стекло: пять миллиметров стекла «не видны» для волны длиной 30 сантиметров. В самолете сгусток электронов проходит сквозь алюминиевую обшивку толщиной около 0,6 см, теряя примерно 2 МэВ, и внутри фюзеляжа возникает такая же полость. Шипение и жужжание объясняет «микроволновый слуховой эффект»: импульс вызывает звук прямо в голове человека. Размер полости равен длине электронного сгустка, а это те самые 20–50 см, которые обычно называют очевидцы.

Слабое место теории — мощность: чтобы получить такую полость в лаборатории, нужны сотни гигаватт микроволн, а это на порядок больше, чем дает любой искусственный источник. В итоге ученые предложили проверять гипотезу двумя хитрыми методами: искать гигагерцевое излучение рядом с точкой удара молнии и запускать ракеты с незаземленной проволокой. Возможно, шаровая молния связана со «ступенчатым лидером», невидимой для глаза стадией разряда, а не с точкой удара. Новый шанхайский опыт стал первым прямым лабораторным подтверждением того, что такой механизм работает на макроскопических масштабах.