Ученые впервые сняли спектр шаровой молнии Ученые впервые сняли спектр шаровой молнии

Китайские ученые впервые в мире сняли спектр шаровой молнии, случайно появившейся во время их экспериментов. Они полагают, что в самой молнии нет ничего неземного.

Феномен шаровой молнии – появление на несколько секунд после удара обычной молнии яркого светящегося шара в воздухе – одна из самых древних и интригующих загадок физики. Споры о ее существовании и природе ведутся веками. Упоминания о ней можно найти еще в древнегреческих источниках, известно, что такая молния убила российского ученого XVIII века Георга Рихмана, некоторые приписывают создание шаровой молнии Николе Тесле, изучением этого феномена занимался и известный советский ученый Петр Капица.

Несмотря на технический прогресс, приблизиться к пониманию природы загадочного явления физики долгое время не могли: слишком уж редко молния появляется, и большинство случаев контакта с нею описано случайными свидетелями. Загнать шаровую молнию в лабораторию или хотя бы снять ее на камеру не удавалось никому. Однако в 2012 году удача улыбнулась китайским ученым под руководством Цзянюнь Ценя из Северо-Западного университета в Ланьчжоу, которым помог случай.

«Летом 2012 года, когда мы проводили эксперимент по получению спектра обычной молнии при помощи бесщелевых спектрографов на плато Цинхай в Китае, вдруг возникла шаровая молния», – пишут исследователи в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters .

Два спектрографа и черно-белая камера с ускоренной съемкой были установлены на высоте 2530 метров над уровнем моря и направлены на небольшой склон, когда в поле их зрения попала шаровая молния. Оптическая камера вела съемку со скоростью 50 кадров в секунду, а ее разрешение составляло всего 640*480 пикселей, да и возникла молния не рядом, так что о качественной видеозаписи момента речь не идет.

Однако главная удача – то, что свет молнии удалось изучить при помощи спектрографов, которые работали в диапазоне от 400 до 1000 нанометров.

спектр молнии спектр молнии

Шаровая молния диаметром около 5 метров появилась на склоне во время грозы в 21.54 по пекинскому времени и просуществовала 1,64 секунды. Ученым впервые удалось зафиксировать весь процесс: они получили видеозапись, звук и 82 снимка.

На снимках отчетливо виден момент, когда появляется спектр обычной молнии, а вместе с ним – спектр возникшей внизу плазменного канала шаровой молнии. Через 20 миллисекунд спектр обычной молнии исчез, а спектр шаровой – остался. Ввиду того что наблюдения проводились в темное время суток, получить изображения молнии на фоне окружающего ландшафта не удалось (место появления молнии позднее указали на снимке, сделанном днем).

снимок, на который попала шаровая молния снимок, на который попала шаровая молния

Светящийся шар возник на расстоянии 900 метров от наблюдателей и передвигался в поле их зрения со скоростью более 8 метров в секунду.

Спектр обычной молнии, который был снят в начале, оказался ничем не примечательным: вследствие высокой температуры (30 тыс. градусов Цельсия) большинство линий в нем – линии ионов натрия.

Однако спектр шаровой молнии оказался совершенно другим. Анализ показал, что в спектре присутствуют мощные эмиссионные линии кремния, железа и кальция. Ученые обратили внимание на то, что эти линии присутствуют все время жизни шаровой молнии, при этом линия кремния продолжала наблюдаться даже в самый последний момент.

«Поэтому есть все причины утверждать, что наша шаровая молния была рождена ударом обычной молнии в землю», — считают ученые.

Еще одной интересной особенностью наблюдения стала замеченная модуляция интенсивности шаровой молнии с частотой 99,4 Гц. Ученые считают, что эти колебания вызваны проходящей рядом линией электропередачи напряжением 35 киловольт, ближайшая мачта которой находится всего в 20 метрах от места появления шара.

Авторы считают, что результаты их наблюдения могут стать экспериментальным доказательством теории новозеландского физика Джона Абрахамсона, который занимался изучением шаровых молний. В 2000 году он предположил, что шаровая молния возникает, когда обычная молния ударяет в поверхность земли и испаряет составляющие ее элементы. Абрахамсон полагал, что, если в земле присутствует углерод, например в составе опавших листьев, он способен отнимать кислород из оксида кремния, замедляя процессы окисления.

«Это наблюдение молнии имеет все предсказанные особенности нашей теории», — прокомментировал Абрахамсон наблюдение китайских ученых.

gazeta.ru/science