Los primeros registros escritos de bolas de fuego misteriosas y misteriosas se pueden encontrar en los anales del 106 a. C. BC: “Sobre Roma aparecieron enormes pájaros de fuego, que llevaban brasas en el pico, que al caer, quemaban las casas. La ciudad estaba en llamas ... "Además, se descubrió más de una descripción sobre los relámpagos en forma de bola en Portugal y Francia en la Edad Media, cuyo fenómeno llevó a los alquimistas a pasar tiempo en busca de oportunidades para gobernar los espíritus del fuego.
El rayo de bola se considera un tipo especial de rayo, que es una bola de fuego brillante que flota en el aire (a veces parece un hongo, una gota o una pera). Su tamaño suele oscilar entre los 10 y los 20 cm, y en sí mismo es azul, naranja o blanco (aunque a menudo se pueden ver otros colores, hasta el negro), el color es heterogéneo y con frecuencia cambia. Las personas que han visto cómo se ve un rayo en bola dicen que en su interior consta de pequeñas partes estacionarias.
En cuanto a la temperatura de la bola de plasma, aún no se ha determinado: aunque, según los científicos, debería ser de 100 a 1000 grados centígrados, las personas que se encontraron cerca de la bola de fuego no sintieron el calor de esta. Si explota inesperadamente (aunque esto no siempre sucede), todo el líquido de los alrededores se evapora y el vidrio y el metal se derriten.
Se registró un caso en el que una bola de plasma, una vez dentro de una casa, cayó en un barril que contenía dieciséis litros de agua de pozo recién traída. Al mismo tiempo, no explotó, pero después de hervir agua, desapareció. Una vez que el agua terminó de hervir, estuvo caliente durante veinte minutos.
Una bola de fuego puede existir durante bastante tiempo, y cuando se mueve, puede cambiar repentinamente de dirección, mientras que incluso puede colgar en el aire durante unos minutos, después de lo cual, abruptamente, a una velocidad de 8 a 10 m / s, se aleja. por el lado.
Los relámpagos en forma de bola se producen principalmente durante las tormentas eléctricas, pero también se han registrado casos repetidos de su aparición en climas soleados. Suele aparecer en una sola copia (al menos, la ciencia moderna no ha registrado otra) y, a menudo, de la forma más inesperada: puede descender de las nubes, aparecer en el aire o flotar desde detrás de un poste o árbol. No le resulta difícil penetrar en un espacio cerrado: hay casos de ella apareciendo desde enchufes, televisión e incluso en los habitáculos.
Ha habido muchos casos de ocurrencia constante de rayos en forma de bola en el mismo lugar. Entonces, en una pequeña ciudad cerca de Pskov, hay un Claro del Diablo, en el que un rayo de bola negra salta periódicamente del suelo (comenzó a aparecer aquí después de la caída del meteorito Tunguska). Su presencia constante en el mismo lugar hizo posible que los científicos intentaran arreglar esta apariencia utilizando sensores, aunque sin éxito: todos se derritieron durante el movimiento de un rayo en forma de bola a través del claro.
Secretos del rayo de bola
Durante mucho tiempo, los científicos ni siquiera admitieron la existencia de un fenómeno como el rayo esférico: la información sobre su apariencia se atribuyó principalmente al engaño óptico o alucinaciones que afectan la retina del ojo después de un destello de un rayo ordinario. Además, la evidencia de cómo se ve el rayo esférico no coincidió en muchos aspectos, y durante su reproducción en condiciones de laboratorio fue posible obtener solo fenómenos a corto plazo.
Todo cambió a partir de principios del siglo XIX. El físico François Arago publicó un informe con relatos de testigos presenciales recopilados y sistematizados sobre el fenómeno de los rayos en forma de bola. Aunque estos datos lograron convencer a muchos científicos de la existencia de este asombroso fenómeno, aún quedaban escépticos. Además, los acertijos del rayo esférico no disminuyen con el tiempo, solo se multiplican.
En primer lugar, la naturaleza de la apariencia de la bola asombrosa es incomprensible, ya que aparece no solo en una tormenta eléctrica, sino también en un buen día despejado.
La composición de la sustancia también es incomprensible, lo que le permite penetrar no solo a través de las aberturas de puertas y ventanas, sino también a través de pequeñas grietas, y luego volver a tomar su forma original sin prejuicios para sí misma (los físicos actualmente no pueden desentrañar este fenómeno). .
Algunos científicos, al estudiar el fenómeno, plantearon la suposición de que en realidad un rayo de bola es un gas, pero en este caso, la bola de plasma bajo la influencia del calor interno tendría que volar como un globo.
Y la naturaleza de la radiación en sí no está clara: de dónde proviene, solo de la superficie del rayo o de todo su volumen. Además, los físicos no pueden dejar de enfrentarse a la cuestión de dónde desaparece la energía, qué hay dentro del rayo de la bola: si fuera solo por radiación, la bola no desaparecería en unos minutos, sino que brillaría durante un par de horas.
A pesar de la gran cantidad de teorías, los físicos aún no pueden proporcionar una explicación científicamente fundamentada de este fenómeno. Pero hay dos versiones opuestas que han ganado popularidad en los círculos científicos.
Hipótesis # 1
Dominic Arago no solo sistematizó los datos sobre la bola de plasma, sino que también trató de explicar cuál es el misterio de la bola de rayos. Según su versión, el rayo en forma de bola es una interacción específica del nitrógeno con el oxígeno, durante la cual se libera energía que crea un rayo.
Otro físico Frenkel complementó esta versión con la teoría de que la bola de plasma es un vórtice esférico, formado por partículas de polvo con gases activos, que se convirtieron en tales debido a la descarga eléctrica resultante. Por esta razón, una bola de vórtice puede existir durante bastante tiempo. Su versión se apoya en el hecho de que una bola de plasma suele aparecer en el aire polvoriento después de una descarga eléctrica y deja un pequeño humo con un olor específico.
Así, esta versión dice que toda la energía de la bola de plasma está dentro de ella, por lo que el rayo de bola puede considerarse un acumulador de energía.
Hipótesis número 2
El académico Pyotr Kapitsa no estuvo de acuerdo con esta opinión, ya que argumentó que se necesita energía adicional para el resplandor continuo del rayo, que alimentaría la bola desde el exterior. Presentó una versión de que el fenómeno del rayo en bola es alimentado por ondas de radio con una longitud de 35 a 70 cm, que surgen como resultado de las oscilaciones electromagnéticas que surgen entre las nubes de tormenta y la corteza terrestre.
Explicó la explosión de un rayo en forma de bola por una interrupción inesperada del suministro de energía, por ejemplo, un cambio en la frecuencia de las oscilaciones electromagnéticas, como resultado de lo cual el aire enrarecido "colapsa".
Aunque su versión fue del agrado de muchos, la naturaleza del rayo esférico no coincide con la versión. Por el momento, los equipos modernos nunca han registrado las ondas de radio de la onda deseada, que aparecerían como resultado de descargas atmosféricas. Además, el agua es un obstáculo casi insuperable para las ondas de radio, por lo que la bola de plasma no podría calentar el agua, como en el caso de un barril, y más aún para hervirla.
También arroja dudas sobre la escala de la explosión de la bola de plasma: no solo es capaz de derretir o soplar objetos fuertes y fuertes en pedazos, sino también de romper troncos gruesos y su onda de choque: volcar el tractor. Al mismo tiempo, un "colapso" ordinario de aire enrarecido no es capaz de hacer todos estos trucos, y su efecto es similar al de un globo al estallar.
Qué hacer cuando te encuentras con un rayo esférico
Cualquiera que sea el motivo de la aparición de una asombrosa bola de plasma, hay que tener en cuenta que una colisión con ella es extremadamente peligrosa, porque si una bola rebosante de electricidad toca a un ser vivo, bien puede matar, y si explota, puede volar todo a su alrededor.
Al ver una bola de fuego en casa o en la calle, lo principal es no entrar en pánico, hacer movimientos bruscos y no correr: el rayo de bola es extremadamente sensible a cualquier turbulencia en el aire y bien puede seguir.
Debe apartarse lenta y tranquilamente del camino de la pelota, tratando de mantenerse lo más lejos posible, pero en ningún caso darle la espalda. Si el rayo de bola está en la habitación, debe ir a la ventana y abrir la ventana: siguiendo el movimiento del aire, lo más probable es que el rayo salga volando.
Además, no se puede arrojar absolutamente nada a la bola de plasma: esto bien puede provocar una explosión, y luego las lesiones, quemaduras y, en algunos casos, incluso un paro cardíaco son inevitables. Si sucedió que la persona no pudo salir de la trayectoria de la pelota y la tocó provocando la pérdida del conocimiento, la víctima debe ser trasladada a una habitación ventilada, abrigada en forma abrigada, se le administra respiración artificial y, por supuesto, Llame inmediatamente a una ambulancia.
Iluminación del salón
Iluminación del salón
Iluminación del salón- una bola luminosa flotando en el aire, un fenómeno natural excepcionalmente raro, una teoría física unificada del origen y curso del cual aún no se ha presentado. Existen alrededor de 400 teorías que explican el fenómeno, pero ninguna de ellas ha recibido un reconocimiento absoluto en el ámbito académico. En condiciones de laboratorio, se obtuvieron fenómenos similares, pero a corto plazo, de varias maneras diferentes, pero la cuestión de la única naturaleza de los rayos esféricos permanece abierta. A finales del siglo XX, no se creó ni un solo soporte experimental en el que este fenómeno natural se reprodujera artificialmente de acuerdo con las descripciones de los testigos presenciales de un rayo de bola.
Se cree ampliamente que el rayo en forma de bola es un fenómeno de origen eléctrico, de naturaleza natural, es decir, es un tipo especial de rayo que existe desde hace mucho tiempo y tiene la forma de una bola que puede moverse a lo largo de un camino impredecible, a veces sorprendente. camino para testigos presenciales.
Tradicionalmente, la veracidad de muchos relatos de testigos presenciales de relámpagos en forma de bola permanece en duda, entre ellos:
- por el mero hecho de observar al menos algún fenómeno;
- el hecho de observar exactamente un rayo esférico, y no algún otro fenómeno;
- detalles individuales proporcionados en el testimonio de testigos presenciales del fenómeno.
Las dudas sobre la confiabilidad de muchas de las evidencias complican el estudio del fenómeno, y también crean la base para el surgimiento de diversos materiales sensacionalistas especulativos, supuestamente asociados con este fenómeno.
Los relámpagos en forma de bola suelen aparecer en tormentas, tiempo tormentoso; a menudo, pero no necesariamente, junto con cremalleras normales. Pero hay mucha evidencia de su observación en un clima soleado. Muy a menudo, parece "emerger" del conductor o es generado por un rayo ordinario, a veces desciende de las nubes, en casos raros, aparece inesperadamente en el aire o, como dicen los testigos, puede salir de un objeto (árbol , pilar).
Debido al hecho de que la aparición de un rayo en forma de bola como fenómeno natural ocurre raramente, y los intentos de reproducirlo artificialmente en la escala de un fenómeno natural no tienen éxito, el material principal para el estudio del rayo en bola es la evidencia de testigos oculares casuales que no están preparados para Observaciones, sin embargo, algunas evidencias describen con gran detalle la bola de rayos y la fiabilidad de estos materiales está fuera de toda duda. En algunos casos, testigos presenciales contemporáneos han fotografiado y / o filmado el fenómeno.
Historial de observación
Las historias sobre observaciones de rayos esféricos se conocen desde hace dos mil años. En la primera mitad del siglo XIX, el físico, astrónomo y naturalista francés F. Arago, quizás el primero en la historia de la civilización, recopiló y sistematizó todas las evidencias de la aparición de un rayo esférico conocido en ese momento. En su libro, se describen 30 casos de observación de rayos en forma de bola. Las estadísticas son pequeñas, y no es sorprendente que muchos físicos del siglo XIX, incluidos Kelvin y Faraday, durante su vida se inclinaran a creer que esto era una ilusión óptica o un fenómeno de naturaleza no eléctrica completamente diferente. Sin embargo, aumentó el número de casos, el detalle de la descripción del fenómeno y la confiabilidad de la evidencia, lo que atrajo la atención de científicos, incluidos destacados físicos.
A finales de la década de 1940. P. L. Kapitsa trabajó en la explicación del rayo esférico.
El científico soviético IP Stakhanov, quien junto con S. L. Lopatnikov en la revista "Knowledge - Sila" en la década de 1970, hizo una gran contribución al trabajo sobre la observación y descripción de los rayos en bola. publicó un artículo sobre un rayo de bola. Al final de este artículo, adjuntó un cuestionario y pidió a los testigos que le enviaran sus recuerdos detallados de este fenómeno. Como resultado, acumuló estadísticas extensas, más de mil casos, lo que le permitió generalizar algunas de las propiedades del rayo esférico y proponer su propio modelo teórico del rayo esférico.
Evidencia histórica
Tormenta en Widcombe Moore
El 21 de octubre de 1638, apareció un rayo durante una tormenta en la iglesia del pueblo de Widcombe Moore en Devon, Inglaterra. Testigos presenciales dijeron que una enorme bola de fuego de unos dos metros y medio de diámetro voló hacia la iglesia. Derribó varias piedras grandes y vigas de madera de las paredes de la iglesia. Luego, el globo supuestamente rompió bancos, rompió muchas ventanas y llenó la habitación con un humo espeso, oscuro y con olor a azufre. Luego se partió por la mitad; la primera bola salió volando, rompiendo otra ventana, la segunda desapareció en algún lugar dentro de la iglesia. Como resultado, 4 personas murieron, 60 resultaron heridas. El fenómeno fue explicado por "la venida del diablo", o "fuego del infierno" y culpó de todo a dos personas que se atrevieron a jugar a las cartas durante el sermón.
Un incidente a bordo del Catherine & Marie
En diciembre de 1726, algunos periódicos británicos publicaron un extracto de una carta de un tal John Howell, que estaba a bordo del balandro Catherine y Marie. “El 29 de agosto, estábamos caminando por la bahía frente a la costa de Florida, cuando de repente un globo salió volando de una parte del barco. Rompió nuestro mástil en 10,000 pedazos, si era posible, y rompió la viga en pedazos. Además, la bola arrancó tres tablas del entablado lateral, del agua y tres de la cubierta; mató a una persona, lesionó la mano de otra, y si no fuera por las fuertes lluvias, nuestras velas simplemente hubieran sido destruidas por el fuego ".
Incidente a bordo del Montag
El impresionante tamaño del rayo se informa a partir de las palabras del médico del barco, Gregory, en 1749. El almirante Chambers, a bordo del Montag, subió a cubierta hacia el mediodía para medir las coordenadas del barco. Notó una bola de fuego azul bastante grande a unas tres millas de distancia. Inmediatamente se dio la orden de arriar las gavias, pero el globo se movía muy rápido, y antes de que pudiera cambiar de rumbo, despegó casi verticalmente y, al no estar a más de cuarenta o cincuenta metros por encima del aparejo, desapareció con una poderosa explosión. que se describe como una descarga simultánea de miles de armas. La parte superior del palo mayor fue destruida. Cinco personas fueron derribadas, una de ellas recibió muchas contusiones. La pelota dejó un fuerte olor a azufre; antes de la explosión, su tamaño alcanzó el tamaño de una piedra de molino.
Muerte de Georg Richmann
En 1753, Georg Richman, miembro de pleno derecho de la Academia de Ciencias de San Petersburgo, murió a causa de un rayo. Inventó un dispositivo para estudiar la electricidad atmosférica, por lo que cuando en la próxima reunión se enteró de que se acercaba una tormenta, se fue urgentemente a casa con un grabador para capturar el fenómeno. Durante el experimento, una bola de color naranja azulado salió volando del dispositivo y golpeó al científico directamente en la frente. Hubo un rugido ensordecedor, similar al disparo de una pistola. Richman cayó muerto y el grabador quedó atónito y derribado. Más tarde describió lo que sucedió. Una pequeña mancha carmesí oscura permaneció en la frente del científico, su ropa estaba chamuscada, sus zapatos estaban rotos. Los marcos de las puertas se hicieron añicos y la puerta misma salió disparada de sus bisagras. Más tarde, MV Lomonosov inspeccionó personalmente el lugar del incidente.
El incidente de Warren Hastings
Una publicación británica informó que en 1809 el barco "Warren Hastings" durante una tormenta "atacó tres bolas de fuego". La tripulación vio a uno de ellos descender y matar al hombre en cubierta. El que decidió llevarse el cuerpo fue golpeado por la segunda bola; fue derribado, le quedaron quemaduras leves en el cuerpo. La tercera bola mató a otra persona. La tripulación notó que después del accidente había un desagradable olor a azufre sobre la cubierta.
Observación en la literatura de 1864
En la edición de 1864 de A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar, Ebenezer Cobham Brewer habla de "relámpagos en bola". En su descripción, el rayo aparece como una bola de fuego de gas explosivo que se mueve lentamente, que a veces desciende al suelo y se mueve a lo largo de su superficie. También se observa que las bolas pueden dividirse en bolas más pequeñas y explotar “como un disparo de cañón”.
Descripción en el libro "Rayo y resplandor" de Wilfried de Fonvuel
Un libro de un autor francés informa sobre 150 encuentros con relámpagos en forma de bola: “Aparentemente, los objetos de metal atraen fuertemente los rayos en forma de bola, por lo que a menudo terminan cerca de barandas de balcones, tuberías de agua y gas. No tienen un color específico, su tono puede ser diferente, por ejemplo, en Köthen en el Ducado de Anhalt, el rayo era verde. M. Colón, vicepresidente de la Sociedad Geológica de París, vio que la bola descendía lentamente por la corteza del árbol. Cuando tocó la superficie del suelo, saltó y desapareció sin una explosión. El 10 de septiembre de 1845, en el valle de Correze, un rayo cayó sobre la cocina de una de las casas del pueblo de Salanyak. La pelota rodó por toda la habitación sin causar ningún daño a las personas que estaban allí. Cuando llegó al granero contiguo a la cocina, de repente explotó y mató a un cerdo que accidentalmente estaba encerrado allí. El animal no estaba familiarizado con las maravillas del trueno y el relámpago, por lo que se atrevió a oler de la manera más obscena e inapropiada. El rayo no se mueve muy rápido: algunos incluso vieron cómo se detenían, pero a partir de esto, las bolas no traen menos destrucción. El rayo que se estrelló contra la iglesia en Stralsund, durante la explosión, arrojó varias bolas pequeñas, que también explotaron como proyectiles de artillería ".
Un caso de la vida de Nicolás II
El último emperador ruso Nicolás II, en presencia de su abuelo Alejandro II, observó un fenómeno que llamó "bola de fuego". Recordó: “Cuando mis padres estaban fuera, mi abuelo y yo realizamos el rito de la vigilia de toda la noche en la iglesia de Alejandría. Hubo una fuerte tormenta; parecía que un rayo, uno tras otro, estaba a punto de sacudir a la iglesia y al mundo entero hasta los cimientos. De repente se oscureció por completo cuando una ráfaga de viento abrió las puertas de la iglesia y apagó las velas frente al iconostasio. Hubo un trueno más fuerte de lo habitual y vi una bola de fuego precipitarse por la ventana. La bola (era un rayo) dio vueltas en el suelo, pasó volando por el candelabro y salió volando por la puerta del parque. Mi corazón se hundió de miedo y miré a mi abuelo, pero su rostro estaba completamente tranquilo. Se persignó con la misma tranquilidad que cuando el rayo pasó volando junto a nosotros. Entonces pensé que tener miedo como yo era inapropiado y poco masculino ... Después de que la pelota voló, miré a mi abuelo de nuevo. Él sonrió levemente y me asintió con la cabeza. Mi miedo desapareció y nunca más volví a tener miedo de una tormenta ".
Un caso de la vida de Aleister Crowley
El famoso ocultista británico Aleister Crowley habló de lo que llamó "electricidad en forma de bola" que observó en 1916 durante una tormenta en el lago Pasconi en New Hampshire. Se refugió en una pequeña casa de campo cuando “en silencioso asombro notó que una deslumbrante bola de fuego eléctrico, de ocho a quince centímetros de diámetro, se había detenido a quince centímetros de mi rodilla derecha. Lo miré, y de repente estalló con un sonido agudo que no podía confundirse con lo que estaba rugiendo afuera: el sonido de una tormenta, el estrépito de granizo o corrientes de agua y el crujir de un árbol. Mi mano estaba más cerca de la pelota y ella solo sintió un leve impacto ".
Otra evidencia
Durante la Segunda Guerra Mundial, los submarinistas informaron repetida y constantemente de pequeñas bolas de fuego que ocurrieron en el espacio confinado de un submarino. Aparecen al encender, apagar o encender incorrectamente la batería, o en caso de desconexión o conexión incorrecta de motores eléctricos altamente inductivos. Los intentos de reproducir el fenómeno utilizando una batería submarina de repuesto terminaron en un fallo y una explosión.
El 6 de agosto de 1944, en la ciudad sueca de Uppsala, un rayo en forma de bola atravesó una ventana cerrada, dejando un agujero redondo de unos 5 cm de diámetro. El fenómeno no solo fue observado por los residentes locales, sino que también se activó el sistema de seguimiento de rayos de la Universidad de Uppsala, que se encuentra en el departamento de electricidad y rayos.
En 1954, el físico Domokos Tar observó un rayo en una tormenta eléctrica severa. Describió lo que vio con suficiente detalle. “Ocurrió en la Isla Margarita en el Danubio. Hacía alrededor de 25-27 grados centígrados, el cielo se nubló rápidamente y comenzó una tormenta eléctrica severa. No había nada cerca que esconder, solo un arbusto solitario, que fue doblado hacia el suelo por el viento. De repente, a unos 50 metros de mí, un rayo cayó al suelo. Era un canal muy brillante de 25-30 cm de diámetro, era exactamente perpendicular a la superficie de la tierra. Estuvo oscuro durante unos dos segundos, y luego apareció una hermosa bola con un diámetro de 30-40 cm a una altura de 1.2 m, apareció a una distancia de 2.5 m del lugar del rayo, por lo que este lugar de el impacto estaba justo en el medio entre la bola y el arbusto. La bola brilló como un pequeño sol y giró en sentido antihorario. El eje de rotación era paralelo al suelo y perpendicular a la línea arbusto-impacto-bola. La pelota también tenía uno o dos rizos rojos, pero no tan brillantes, desaparecieron después de una fracción de segundo (~ 0.3 s). La bola en sí se movía lentamente horizontalmente a lo largo de la misma línea desde el arbusto. Sus colores eran nítidos y el brillo en sí era constante en toda la superficie. No hubo más rotación, el movimiento se realizó a una altura constante y a una velocidad constante. Ya no noté el cambio de tamaño. Pasaron unos tres segundos más, la pelota desapareció repentinamente, y completamente en silencio, aunque debido al ruido de la tormenta no pude escuchar ". El propio autor asume que la diferencia de temperatura dentro y fuera del canal de un rayo ordinario, con la ayuda de una ráfaga de viento, formó una especie de anillo de vórtice, a partir del cual se formó la bola de relámpago observada.
El 10 de julio de 2011, en la ciudad checa de Liberec, apareció una bola de fuego en el edificio de despacho de los servicios de emergencia de la ciudad. Una pelota con una cola de dos metros saltó al techo directamente desde la ventana, cayó al suelo, volvió a saltar al techo, voló 2-3 metros, y luego cayó al suelo y desapareció. Esto asustó a los empleados, que olieron los cables ardiendo y pensaron que se había iniciado un incendio. Todas las computadoras estaban congeladas (pero no rotas), el equipo de comunicación estuvo fuera de servicio durante la noche hasta que fue reparado. Además, se destruyó un monitor.
El 4 de agosto de 2012, un rayo esférico asustó a un aldeano en el distrito de Pruzhany de la región de Brest. Según el periódico "Raionnya Budni", un rayo en forma de bola entró en la casa durante una tormenta. Además, como dijo la dueña de la casa, Nadezhda Vladimirovna Ostapuk, a la publicación, las ventanas y puertas de la casa estaban cerradas y la mujer no podía entender cómo entró la bola de fuego en la habitación. Afortunadamente, la mujer adivinó que no era necesario hacer movimientos bruscos, y se quedó simplemente sentada, quieta, mirando el relámpago. Una bola de relámpago voló sobre su cabeza y se descargó en el cableado eléctrico de la pared. Como resultado de un fenómeno natural inusual, nadie resultó herido, solo la decoración interior de la habitación resultó dañada, informa el periódico.
Reproducción artificial del fenómeno.
Descripción general de los enfoques para la reproducción artificial de rayos esféricos
Dado que en la aparición de un rayo en forma de bola hay una conexión obvia con otras manifestaciones de la electricidad atmosférica (por ejemplo, un rayo ordinario), la mayoría de los experimentos se llevaron a cabo de acuerdo con el siguiente esquema: se creó una descarga de gas (y el resplandor de un la descarga de gas es una cosa conocida), y luego se buscaron las condiciones en las que la descarga luminosa podría existir como un cuerpo esférico. Pero los investigadores solo tienen descargas de gas a corto plazo de forma esférica, que viven durante un máximo de varios segundos, lo que no corresponde a los relatos de testigos oculares sobre rayos de bolas naturales.
Lista de declaraciones sobre la reproducción artificial de un rayo esférico.
Ha habido varias declaraciones sobre la obtención de rayos en los laboratorios, pero sobre todo se ha desarrollado el escepticismo hacia estas declaraciones en el entorno académico. La pregunta sigue siendo: "¿Son los fenómenos observados en condiciones de laboratorio idénticos al fenómeno natural del rayo esférico?"
- Los primeros estudios detallados de una descarga luminosa sin electrodos fueron realizados solo en 1942 por el ingeniero eléctrico soviético Babat: logró obtener una descarga de gas esférica dentro de una cámara con baja presión durante unos segundos.
- Kapitsa pudo obtener una descarga de gas esférica a presión atmosférica en un medio de helio. La adición de varios compuestos orgánicos cambió el brillo y el color del resplandor.
Explicaciones teóricas del fenómeno.
En nuestra época, cuando los físicos saben lo que sucedió en los primeros segundos de la existencia del Universo y lo que está sucediendo en los agujeros negros aún sin abrir, todavía tenemos que admitir con sorpresa que los principales elementos de la antigüedad, el aire y el agua, todavía sigue siendo un misterio para nosotros.
I.P. Stakhanov
La mayoría de las teorías coinciden en que el motivo de la formación de cualquier bola de relámpago está asociado con el paso de gases por una región con una gran diferencia de potenciales eléctricos, lo que provoca la ionización de estos gases y su compresión en forma de bola.
La verificación experimental de las teorías existentes es difícil. Incluso si consideramos solo los supuestos publicados en revistas científicas serias, el número de modelos teóricos que describen el fenómeno y responden a estas preguntas con diversos grados de éxito es bastante grande.
Clasificación de teorías
- Sobre la base de la ubicación de la fuente de energía que respalda la existencia de un rayo esférico, las teorías se pueden dividir en dos clases: suponiendo una fuente externa y teorías que creen que la fuente está dentro del rayo esférico.
Revisión de teorías existentes
- La siguiente teoría sugiere que los rayos en bola son iones de aire positivos y negativos pesados que se forman durante un rayo ordinario, cuya recombinación se evita mediante su hidrólisis. Bajo la influencia de fuerzas eléctricas, se juntan en una bola y pueden coexistir durante mucho tiempo hasta que su "capa" de agua colapsa. Esto también explica el hecho de cómo el color diferente de la bola de relámpago y su dependencia directa de la vida útil de la bola de relámpago en sí - la tasa de destrucción de "capas" de agua y el comienzo del proceso de recombinación de avalancha.
ver también
Literatura
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Enlaces
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Rayo de bola en la ficción
- Russell, Eric Frank"Barrera siniestra" 1939
Notas (editar)
- I. Stakhanov "El físico que sabía más que nadie acerca de los rayos esféricos"
- Esta versión rusa del nombre se indica en la lista de códigos de marcación del Reino Unido. También hay variantes de Widecomb-in-the-Moor y doblaje directo del inglés original Widecomb-in-the-Moor - Widecomb-in-the-Moor
- Un conductor de Kazán salvó a los pasajeros de un rayo esférico
- Un rayo esférico asustó a un aldeano en la región de Brest - Noticias de incidentes. [email protected]
- KL Corum, JF Corum "Experimentos sobre la creación de un rayo esférico utilizando una descarga de alta frecuencia y agrupaciones fractales electroquímicas" // UFN, 1990, v.160, número 4.
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El rayo de bola es un fenómeno natural único: la naturaleza de su aparición; propiedades físicas; característica
Hasta la fecha, el único y principal problema en el estudio de este fenómeno es la imposibilidad de recrear tal relámpago en los laboratorios científicos.
Por lo tanto, la mayoría de las suposiciones sobre la naturaleza física de un grupo eléctrico esférico en la atmósfera siguen siendo teóricas.
El primero en sugerir la naturaleza del rayo esférico fue el físico ruso Pyotr Leonidovich Kapitsa. Según sus enseñanzas, este tipo de relámpago se produce durante una descarga entre nubes de tormenta y la tierra en el eje electromagnético a lo largo del cual se desplaza.
Además de Kapitsa, varios físicos han presentado teorías sobre la estructura del núcleo y el marco de la descarga o sobre el origen iónico de los relámpagos en forma de bola.
Muchos escépticos argumentaron que esto es solo un engaño visual o alucinaciones a corto plazo, y que tal fenómeno de la naturaleza no existe. En la actualidad, los equipos y aparatos modernos aún no han registrado las ondas de radio necesarias para crear un rayo.
Cómo se forma el rayo de bola
Se forma, por regla general, durante una tormenta eléctrica severa, sin embargo, se ha notado más de una vez en un clima soleado. El rayo en forma de bola ocurre repentinamente y en un solo caso. Puede aparecer en nubes, árboles u otros objetos y estructuras. Ball Lightning supera fácilmente los obstáculos en su camino, incluso en espacios reducidos. Se describen casos en los que este tipo de relámpago surgió de la TV, la cabina del avión, enchufes, en habitaciones cerradas ... Al mismo tiempo, puede pasar objetos a su paso, pasando por ellos.
En repetidas ocasiones se registró la aparición de un racimo eléctrico en los mismos lugares. El proceso de movimiento o migración de los rayos se produce principalmente de forma horizontal y a una altura de aproximadamente un metro sobre el suelo. También hay una banda sonora en forma de crujido, crujido y chirrido, que provoca interferencias en la transmisión de radio.
Según las descripciones de testigos presenciales de este fenómeno, se distinguen dos tipos de rayos:
Especificaciones
El origen de este tipo de relámpagos aún se desconoce. Hay versiones en las que la descarga eléctrica se produce en la superficie del rayo o sale del volumen total.
Los científicos aún no conocen la composición fisicoquímica, gracias a la cual un fenómeno tan natural puede superar fácilmente puertas, ventanas, pequeñas grietas y volver a adquirir su tamaño y forma originales. A este respecto, se hicieron suposiciones hipotéticas sobre la estructura del gas, pero tal gas, de acuerdo con las leyes de la física, tendría que volar al aire bajo la influencia del calor interno.
- El tamaño de un rayo de bola suele ser de 10 a 20 centímetros.
- El color del resplandor, por regla general, puede ser azul, blanco o naranja. Sin embargo, testigos de este fenómeno informan que no se observaba un color constante y siempre cambiaba.
- La forma de un rayo en bola es esférica en la mayoría de los casos.
- La duración de la existencia se estimó en no más de 30 segundos.
- La temperatura no se ha investigado completamente, pero según los expertos, es de hasta 1000 grados centígrados.
Sin conocer la naturaleza del origen de este fenómeno natural, es difícil hacer suposiciones sobre cómo se mueve la bola del rayo. Según una de las teorías, el movimiento de tal forma de descarga eléctrica puede ocurrir debido a la fuerza del viento, la acción de oscilaciones electromagnéticas o la fuerza de la gravedad.
¿Por qué es peligroso el rayo de bola?
A pesar de muchas hipótesis diferentes sobre la naturaleza de la ocurrencia y las características de este fenómeno natural, debe tenerse en cuenta que la interacción con un rayo de bola es extremadamente peligrosa, ya que una bola llena de una gran descarga no solo puede dañar, sino también matar. Una explosión puede tener consecuencias trágicas.
- La primera regla que se debe observar al encontrarse con una bola de fuego es no entrar en pánico, no correr, no hacer movimientos rápidos y bruscos.
- Es necesario dejar lentamente la trayectoria de la pelota, manteniendo una distancia de ella y sin darle la espalda.
- Cuando aparece un rayo de bola en una habitación cerrada, lo primero que debe hacer es intentar abrir con cuidado la ventana para crear un borrador.
- Además de las reglas anteriores, está estrictamente prohibido arrojar objetos de cualquier tipo a la bola de plasma ya que esto puede resultar en una explosión fatal.
Entonces, en la región de Lugansk, un rayo del tamaño de una pelota de golf mató al conductor, y en Pyatigorsk, un hombre, que intentaba quitarse una bola luminosa, recibió quemaduras graves en las manos. En Buriatia, un rayo atravesó el techo y explotó en la casa. La explosión fue tan poderosa que las ventanas y puertas fueron derribadas, las paredes resultaron dañadas y los dueños de la casa resultaron heridos y recibieron un impacto de bala.
Video: 10 datos sobre el rayo esférico
Este video presenta a su atención los hechos sobre el fenómeno natural más misterioso y sorprendente.
El rayo de bola es uno de los fenómenos naturales más asombrosos y peligrosos. Cómo comportarse y qué hacer al conocerla, aprenderá de este artículo.
¿Qué es un rayo de bola?
Sorprendentemente, a la ciencia moderna le resulta difícil responder a esta pregunta. Lamentablemente, nadie ha podido analizar este fenómeno natural utilizando instrumentos científicos precisos. Todos los intentos de los científicos de recrearlo en el laboratorio también han fracasado. A pesar de la gran cantidad de datos históricos y relatos de testigos presenciales, algunos investigadores niegan por completo la existencia misma de este fenómeno.
Los afortunados que sobrevivieron al encuentro con la bola eléctrica dan testimonios contradictorios. Afirman haber visto una esfera de 10 a 20 cm de diámetro, pero la describen de manera diferente. Según una versión, el rayo de bola es casi transparente, a través del cual incluso se adivinan los contornos de los objetos circundantes. Según otro, su color varía del blanco al rojo. Alguien dice que sintió el calor que emanaba del rayo. Otros no notaron ninguna calidez en ella, incluso cuando estaban en las inmediaciones.
Los científicos chinos tuvieron la suerte de registrar un rayo en forma de bola utilizando espectrómetros. Aunque este instante duró un segundo y medio, los investigadores pudieron concluir que difiere de un rayo ordinario.
¿Dónde aparece el rayo de bola?
Cómo comportarse al conocerla, porque una bola de fuego puede aparecer en cualquier lugar. Las circunstancias de su formación son muy diferentes y es difícil encontrar un patrón definido. La mayoría de la gente piensa que los rayos solo se pueden encontrar durante o después de una tormenta eléctrica. Sin embargo, existe una amplia evidencia de que apareció en un clima seco y despejado. También es imposible predecir dónde se formará la bola eléctrica. Hubo casos en los que surgió de la red de voltaje, un tronco de árbol e incluso de la pared de un edificio residencial. Testigos presenciales vieron cómo un rayo aparecía por sí solo, se encontraba con él en áreas abiertas y en interiores. También en la literatura, se describen casos en los que un rayo de bola se produjo después de un impacto ordinario.
Como comportarse
Si tiene "suerte" de encontrar una bola de fuego en un área abierta, debe cumplir con las reglas básicas de comportamiento en esta situación extrema.
- Intente moverse lentamente a una distancia considerable del lugar peligroso. No le des la espalda a la cremallera y no intentes huir de ella.
- Si está cerca y se mueve hacia usted, congélese, estire los brazos hacia adelante y contenga la respiración. Después de unos segundos o minutos, la pelota te rodeará y desaparecerá.
- Nunca le arroje objetos, ya que los rayos explotarán al impactar.
Rayo de bola: ¿cómo salvarse si aparece en la casa?
Esta trama es la más aterradora, ya que una persona desprevenida puede entrar en pánico y cometer un error fatal. Recuerde que la esfera eléctrica responde a cualquier movimiento de aire. Por tanto, el consejo más universal es recomendar permanecer quieto y tranquilo. ¿Qué más puede hacer si ha entrado un rayo en su apartamento?
- ¿Y si está cerca de tu cara? Sopla la pelota y volará hacia un lado.
- No toque los objetos de hierro.
- Congele, no haga movimientos bruscos y no intente huir.
- Si hay una entrada a una habitación adyacente cercana, intente esconderse en ella. Pero no le dé la espalda a la cremallera y trate de moverse lo más lento posible.
- No intente alejarlo con ningún objeto, de lo contrario corre el riesgo de provocar una explosión violenta. En este caso, se enfrenta a consecuencias tan graves como un paro cardíaco, quemaduras, lesiones y pérdida del conocimiento.
Cómo ayudar a la víctima
Recuerde que los rayos pueden causar lesiones muy graves o incluso la muerte. Si ve que una persona está herida por su golpe, tome medidas urgentes: muévala a otro lugar y no tenga miedo, ya que no quedará carga en su cuerpo. Ponlo en el suelo, envuélvelo y llama a una ambulancia. En caso de paro cardíaco, dele respiración artificial antes de la llegada de los médicos. Si la persona no está gravemente herida, colóquele una toalla mojada en la cabeza, administre dos tabletas de analgésico y gotas calmantes.
Cómo protegerse
¿Cómo protegerse de los rayos de bolas? En primer lugar, debe tomar medidas que lo protejan durante una tormenta eléctrica normal. Recuerde que la mayoría de las veces las personas sufren descargas eléctricas al aire libre o en el campo.
- ¿Cómo escapar de un rayo de bola en el bosque? No te escondas debajo de árboles solitarios. Busque una arboleda corta o maleza. Recuerde que los rayos raramente caen sobre coníferas y abedules.
- No sostenga objetos metálicos (tenedores, palas, pistolas, cañas de pescar y paraguas) sobre su cabeza.
- No se esconda en un pajar ni se acueste en el suelo, mejor agáchese.
- Si una tormenta eléctrica lo atrapa en su automóvil, deténgase y no toque objetos metálicos. Recuerde bajar la antena y alejarse de árboles altos. Deténgase al costado de la carretera y no ingrese a una estación de servicio.
- Recuerde que muy a menudo una tormenta va contra el viento. El rayo de bola se mueve de la misma manera.
- ¿Cómo comportarse en la casa y vale la pena preocuparse si estás bajo techo? Desafortunadamente, el pararrayos y otros dispositivos no pueden ayudarlo.
- Si está en la estepa, póngase en cuclillas, trate de no elevarse por encima de los objetos circundantes. Puede esconderse en una zanja, pero déjela tan pronto como comience a llenarse de agua.
- Si está navegando en barco, no se levante bajo ningún concepto. Trate de llegar a la orilla lo más rápido posible y manténgase a una distancia segura del agua.
- Quítese las joyas y déjelas a un lado.
- Desconecta tu celular. Si funciona, la señal puede atraer un rayo esférico.
- ¿Cómo salvarse de una tormenta si está en el campo? Cierre las ventanas y la chimenea. Aún no se sabe si el vidrio es una barrera contra los rayos. Sin embargo, se ha observado que se filtra fácilmente en las grietas, enchufes o aparatos eléctricos.
- Si estás en casa, cierra las ventanas y apaga los electrodomésticos, no toques nada metálico. Trate de mantenerse alejado de las tomas de corriente. No haga llamadas telefónicas y desconecte todas las antenas externas.
Como suele ser el caso, el estudio sistemático de los relámpagos en bola comenzó con la negación de su existencia: a principios del siglo XIX, todas las observaciones dispersas conocidas en ese momento fueron reconocidas como misticismo o, en el mejor de los casos, como una ilusión óptica.
Pero ya en 1838, se publicó una reseña del famoso astrónomo y físico Dominique François Arago en el Anuario de la Oficina Francesa de Longitudes Geográficas.
Posteriormente, se convirtió en el iniciador de los experimentos de Fizeau y Foucault sobre la medición de la velocidad de la luz, así como del trabajo que llevó a Le Verrier al descubrimiento de Neptuno.
Basándose en las descripciones entonces conocidas de los relámpagos en bola, Arago llegó a la conclusión de que muchas de estas observaciones no pueden considerarse una ilusión.
A lo largo de los 137 años que han pasado desde la publicación de la revista Arago, han aparecido nuevos relatos y fotografías de testigos presenciales. Se crearon decenas de teorías, extravagantes e ingeniosas, que explicaban algunas de las conocidas propiedades del rayo esférico y aquellas que no resistían la crítica elemental.
Faraday, Kelvin, Arrhenius, los físicos soviéticos Ya. I. Frenkel y PL Kapitsa, muchos químicos famosos y, finalmente, expertos de la Comisión Nacional Estadounidense de Astronáutica y Aeronáutica de la NASA intentaron investigar y explicar este interesante y formidable fenómeno. Los relámpagos en forma de bola siguen siendo un misterio hasta el día de hoy.
Probablemente sea difícil encontrar un fenómeno cuya información sea tan contradictoria entre sí. Hay dos razones principales: este fenómeno es muy raro y muchas observaciones se realizan de manera extremadamente deficiente.
Baste decir que grandes meteoros e incluso pájaros fueron tomados por relámpagos esféricos, a cuyas alas se adhirió el polvo de tocones podridos que brillaban en la oscuridad. Y, sin embargo, se conocen alrededor de mil observaciones confiables de rayos en forma de bola descritas en la literatura.
¿Qué hechos deberían conectar los científicos con una sola teoría para explicar el origen de los relámpagos en forma de bola? ¿Cuáles son las limitaciones de la observación en nuestra imaginación?
Lo primero que hay que explicar es por qué los relámpagos en forma de bola ocurren con frecuencia si ocurren con frecuencia, o por qué ocurren raramente si ocurren raramente.
Que el lector no se sorprenda con esta extraña frase: la frecuencia de ocurrencia de un rayo esférico sigue siendo un tema controvertido.
Y también es necesario explicar por qué el rayo de bola (no en vano se le llama así) realmente tiene una forma que suele ser parecida a una bola.
Y para demostrar que, en general, tiene que ver con el rayo -debo decir que no todas las teorías asocian la aparición de este fenómeno con tormentas eléctricas- y no sin razón: a veces ocurre en tiempo despejado, como, de paso, otros fenómenos de tormenta. , por ejemplo, ilumina San Telmo.
Es apropiado recordar aquí la descripción del encuentro con un rayo esférico, dada por el notable observador de la naturaleza y científico Vladimir Klavdievich Arsenyev, un famoso investigador de la taiga del Lejano Oriente. Esta reunión tuvo lugar en las montañas Sikhote-Alin en una noche clara de luna. Aunque muchos parámetros del rayo observado por Arseniev son típicos, tales casos son raros: por lo general, los rayos en forma de bola ocurren durante una tormenta eléctrica.
En 1966, la NASA distribuyó un cuestionario a dos mil personas, en la primera parte de las cuales se formularon dos preguntas: "¿Has visto una bola de relámpagos?" y "¿Ha visto un rayo lineal en las inmediaciones?"
Las respuestas permitieron comparar la frecuencia de observación de un rayo esférico con la frecuencia de observación de un rayo ordinario. El resultado fue asombroso: 409 personas de cada 2 mil vieron un rayo lineal cerca, y el rayo de bola fue dos veces menos. Incluso hubo un afortunado que se encontró con un rayo esférico 8 veces, otra prueba indirecta de que este no es un fenómeno tan raro como se piensa comúnmente.
El análisis de la segunda parte del cuestionario confirmó muchos hechos previamente conocidos: la bola de relámpago tiene un diámetro promedio de unos 20 cm; no brilla mucho; el color suele ser rojo, naranja, blanco.
Curiosamente, incluso los observadores que vieron un relámpago de cerca a menudo no sintieron su radiación de calor, aunque se quema cuando se toca directamente.
Hay tal relámpago desde unos pocos segundos hasta un minuto; Puede penetrar en las habitaciones a través de pequeñas aberturas y luego recuperar su forma. Muchos observadores informan que lanza algún tipo de chispas y gira.
Por lo general, flota a poca distancia del suelo, aunque también se encontró en las nubes. A veces, los relámpagos en forma de bola desaparecen silenciosamente, pero a veces explotan, causando una destrucción notable.
Las propiedades ya enumeradas son suficientes para confundir al investigador.
Por ejemplo, ¿de qué sustancia debe consistir un rayo esférico si no vuela rápidamente, como un globo lleno de humo por los hermanos Montgolfier, aunque se calienta al menos a varios cientos de grados?
Tampoco todo está claro con la temperatura: a juzgar por el color del resplandor, la temperatura del rayo no es inferior a 8.000 ° K.
Uno de los observadores, un químico de profesión que está familiarizado con el plasma, calculó esta temperatura en 13.000-16.000 ° K. Pero la fotometría del rastro del rayo dejado en la película fotográfica mostró que la radiación escapa no solo de su superficie, sino también de todo el volumen.
Muchos observadores también informan que los rayos son translúcidos y los contornos de los objetos se ven a través de ellos. Y esto significa que su temperatura es mucho más baja, no más de 5000 grados, ya que a mayor calentamiento, una capa de gas de varios centímetros de espesor es completamente opaca e irradia como un cuerpo absolutamente negro.
El hecho de que la bola de relámpagos sea bastante "fría" se evidencia por el efecto térmico relativamente débil que produce.
Los relámpagos en forma de bola llevan mucha energía. En la literatura, sin embargo, a menudo se encuentran estimaciones deliberadamente sobreestimadas, pero incluso una cifra realista modesta (105 julios) para un rayo con un diámetro de 20 cm es muy impresionante. Si esa energía se gastara solo en radiación de luz, podría brillar durante muchas horas.
En la explosión de un rayo de bola, se puede desarrollar una potencia de un millón de kilovatios, ya que esta explosión se produce muy rápidamente. Es cierto que una persona sabe organizar explosiones aún más poderosas, pero si las comparamos con fuentes de energía “tranquilas”, entonces la comparación no será a su favor.
En particular, la intensidad energética (energía por unidad de masa) de los rayos es significativamente mayor que la de las baterías químicas existentes. Por cierto, fue el deseo de aprender a acumular energía relativamente grande en un volumen pequeño lo que atrajo a muchos investigadores al estudio de los rayos esféricos. Es demasiado pronto para decir cómo se pueden justificar estas esperanzas.
La complejidad de explicar propiedades tan contradictorias y diversas ha llevado a que las opiniones existentes sobre la naturaleza de este fenómeno hayan agotado, al parecer, todas las posibilidades concebibles.
Algunos científicos creen que los rayos reciben constantemente energía del exterior. Por ejemplo, P. L. Kapitsa sugirió que surge cuando se absorbe un potente haz de ondas de radio decimétricas, que pueden emitirse durante una tormenta.
En realidad, para la formación de un racimo ionizado, que es un rayo de bola en esta hipótesis, es necesaria la existencia de una onda estacionaria de radiación electromagnética con una intensidad de campo muy alta en los antinodos.
Las condiciones necesarias se pueden realizar muy raramente, por lo que, según P. L. Kapitsa, la probabilidad de observar un rayo en forma de bola en un lugar determinado (es decir, donde se encuentra el observador especializado) es prácticamente nula.
A veces se asume que un rayo esférico es una parte luminosa del canal que conecta la nube con el suelo, a través del cual fluye una gran corriente. En sentido figurado, se le asigna el papel de la única área visible por alguna razón, un rayo lineal invisible. Por primera vez esta hipótesis fue expresada por los estadounidenses M. Human y O. Finkelstein, y posteriormente aparecieron varias modificaciones de la teoría desarrollada por ellos.
La dificultad general de todas estas teorías es que asumen la existencia durante mucho tiempo de flujos de energía de altísima densidad y es por ello que condenan al rayo esférico a la "posición" de un fenómeno extremadamente improbable.
Además, en la teoría de Humann y Finkelstein, es difícil explicar la forma del rayo y sus dimensiones observadas: el diámetro del canal del rayo suele ser de unos 3-5 cm, y el rayo en forma de bola también se produce en un metro de diámetro. .
Hay bastantes hipótesis que sugieren que la bola de relámpago en sí misma es una fuente de energía. Se han inventado los mecanismos más exóticos para extraer esta energía.
Como ejemplo de tal exotismo, podemos citar la idea de D. Ashby y K. Whitehead, según la cual se forma un rayo en forma de bola durante la aniquilación de partículas de polvo de antimateria que caen a las densas capas de la atmósfera desde el espacio, y luego siendo arrastrado por una descarga lineal de rayos a la tierra.
Esta idea, quizás, podría apoyarse teóricamente, pero, desafortunadamente, hasta ahora no se ha descubierto una sola partícula adecuada de antimateria.
Muy a menudo, varias reacciones químicas e incluso nucleares están involucradas como una fuente hipotética de energía. Pero al mismo tiempo es difícil explicar la forma de bola de un rayo: si las reacciones tienen lugar en un medio gaseoso, la difusión y el viento conducirán a la eliminación de "materia de tormenta" (término de Arago) de una bola de veinte centímetros. en cuestión de segundos y deformarlo incluso antes.
Por último, no hay una sola reacción sobre la que se sepa que procede en el aire con la liberación de energía necesaria para explicar el rayo esférico.
Este punto de vista se ha expresado repetidamente: un rayo en forma de bola acumula energía liberada cuando cae un rayo lineal. También hay muchas teorías basadas en esta suposición, una revisión detallada de ellas se puede encontrar en el popular libro de S. Singer "The Nature of Ball Lightning".
Estas teorías, al igual que muchas otras, contienen dificultades y contradicciones, que han recibido una atención considerable tanto en la literatura seria como en la popular.
La hipótesis del racimo del rayo esférico
Hablemos ahora de una hipótesis relativamente nueva, denominada cúmulo de relámpagos en bola, desarrollada en los últimos años por uno de los autores de este artículo.
Comencemos con la pregunta, ¿por qué un rayo tiene forma de bola? En general, no es difícil responder a esta pregunta: debe haber una fuerza capaz de mantener unidas las partículas de la "tormenta".
¿Por qué una gota de agua es esférica? La tensión superficial le da esta forma.
La tensión superficial de un líquido surge debido al hecho de que sus partículas, átomos o moléculas, interactúan fuertemente entre sí, mucho más fuerte que con las moléculas del gas circundante.
Por lo tanto, si una partícula está cerca de la interfaz, entonces una fuerza comienza a actuar sobre ella, tendiendo a devolver la molécula a la profundidad del líquido.
La energía cinética promedio de las partículas líquidas es aproximadamente igual a la energía promedio de su interacción, por lo que las moléculas líquidas no se dispersan. En los gases, la energía cinética de las partículas es mucho mayor que la energía potencial de interacción que las partículas son prácticamente libres y no es necesario hablar de tensión superficial.
Pero el rayo de bola es un cuerpo parecido a un gas, y la tensión superficial de la "tormenta", sin embargo, es - de ahí la forma de la bola, que tiene más a menudo. La única sustancia que podría tener tales propiedades es el plasma, gas ionizado.
El plasma consta de iones positivos y negativos y electrones libres, es decir, partículas cargadas eléctricamente. La energía de interacción entre ellos es mucho mayor que entre los átomos de un gas neutro, y la tensión superficial es correspondientemente más alta.
Sin embargo, a temperaturas relativamente bajas, digamos 1000 Kelvin, y a presión atmosférica normal, los relámpagos en forma de bola del plasma solo podrían existir en milésimas de segundo, ya que los iones se recombinan rápidamente, es decir, se convierten en átomos y moléculas neutros.
Esto contradice las observaciones: los relámpagos en forma de bola viven más tiempo. A altas temperaturas, 10-15 mil grados, la energía cinética de las partículas se vuelve demasiado grande y el rayo de la bola simplemente debería desmoronarse. Por lo tanto, los investigadores tienen que utilizar medios poderosos para "extender la vida" de un rayo de bola, para mantenerlo al menos unas pocas decenas de segundos.
En particular, P. L. Kapitsa introdujo en su modelo una poderosa onda electromagnética capaz de generar constantemente nuevo plasma a baja temperatura. Otros investigadores, sugiriendo que el plasma del rayo está más caliente, tuvieron que averiguar cómo mantener la bola fuera de este plasma, es decir, resolver el problema que aún no se ha resuelto, aunque es muy importante para muchas áreas de la física y tecnología.
Pero, ¿qué pasa si tomamos un camino diferente, para introducir en el modelo un mecanismo que ralentiza la recombinación de iones? Intentemos usar agua para este propósito. El agua es un solvente polar. Su molécula puede considerarse aproximadamente como un palo, un extremo del cual está cargado positivamente y el otro negativo.
El agua se une a los iones positivos por el extremo negativo y al negativo, por el positivo, formando una capa protectora, la capa de solvatación. Puede ralentizar drásticamente la recombinación. Un ion junto con una capa de solvatación se llama grupo.
Así que finalmente llegamos a las ideas principales de la teoría de los cúmulos: cuando se descarga un rayo lineal, se produce una ionización casi completa de las moléculas que componen el aire, incluidas las moléculas de agua.
Los iones resultantes comienzan a recombinarse rápidamente, esta etapa toma milésimas de segundo. En algún momento, hay más moléculas de agua neutrales que los iones restantes y comienza el proceso de formación de grupos.
También dura, aparentemente, una fracción de segundo y termina con la formación de una "tormenta", similar en sus propiedades al plasma y que consiste en aire ionizado y moléculas de agua rodeadas por capas de solvatación.
Es cierto que hasta ahora todo esto es solo una idea, y es necesario ver si puede explicar las numerosas propiedades conocidas de los rayos esféricos. Recordemos el conocido dicho de que un guiso de liebre al menos necesita una liebre para un guiso de liebre, y preguntémonos: ¿se pueden formar racimos en el aire? La respuesta es reconfortante: sí, pueden.
La prueba de esto literalmente cayó (fue traída) del cielo. A finales de la década de 1960, se llevó a cabo un estudio detallado de la capa más baja de la ionosfera, la capa D, ubicada a una altitud de unos 70 km, utilizando cohetes geofísicos. Resultó que, a pesar de que a tal altura hay muy poca agua, todos los iones en la capa D están rodeados por capas de solvatación que consisten en varias moléculas de agua.
En la teoría de los cúmulos, se supone que la temperatura del rayo esférico es inferior a 1000 ° K, por lo que no genera una fuerte radiación térmica. A esta temperatura, los electrones se "adhieren" fácilmente a los átomos, formando iones negativos, y todas las propiedades de la "materia del rayo" están determinadas por agrupaciones.
En este caso, la densidad de la sustancia del rayo resulta ser aproximadamente igual a la densidad del aire en condiciones atmosféricas normales, es decir, el rayo puede ser algo más pesado que el aire y bajar, puede ser un poco más ligero que el aire y subir y bajar. finalmente, puede estar en suspensión si la densidad de la "materia del rayo" y el aire son iguales.
Todos estos casos se han observado en la naturaleza. Por cierto, el hecho de que el rayo caiga no significa que caerá al suelo; al calentar el aire debajo de él, puede crear un colchón de aire que lo mantenga en peso. Obviamente, por lo tanto, flotar es la forma más común de movimiento de un rayo de bola.
Los cúmulos interactúan entre sí de forma mucho más fuerte que los átomos de gas neutro. Las evaluaciones han demostrado que la tensión superficial resultante es suficiente para dar al rayo una forma de bola.
La tolerancia de densidad disminuye rápidamente al aumentar el radio de los rayos. Dado que la probabilidad de una coincidencia exacta de la densidad del aire y la materia del rayo es pequeña, los relámpagos grandes, de más de un metro de diámetro, son extremadamente raros, mientras que los pequeños deberían aparecer con mayor frecuencia.
Pero los rayos de menos de tres centímetros de tamaño tampoco se observan prácticamente. ¿Por qué? Para responder a esta pregunta, es necesario considerar el balance de energía de un rayo de bola, para averiguar dónde se almacena la energía, cuánta y en qué se gasta. La energía de los relámpagos en forma de bola está naturalmente contenida en grupos. Cuando los grupos negativos y positivos se recombinan, se libera una energía de 2 a 10 electronvoltios.
El plasma generalmente pierde bastante energía en forma de radiación electromagnética; su apariencia se debe al hecho de que los electrones ligeros, que se mueven en el campo de iones, adquieren aceleraciones muy grandes.
La sustancia del rayo consta de partículas pesadas, no es tan fácil acelerarlas, por lo tanto, el campo electromagnético se emite débilmente y la mayor parte de la energía se elimina del rayo por el flujo de calor de su superficie.
El flujo de calor es proporcional al área de la superficie de la bola del rayo y la reserva de energía es proporcional al volumen. Por lo tanto, los relámpagos pequeños pierden rápidamente sus reservas de energía relativamente pequeñas y, aunque aparecen con mucha más frecuencia que los grandes, es más difícil notarlos: viven muy poco.
Entonces, un rayo con un diámetro de 1 cm se enfría en 0.25 segundos y con un diámetro de 20 cm en 100 segundos. Esta última cifra coincide aproximadamente con la vida útil máxima observada de un rayo esférico, pero supera significativamente la vida útil promedio de varios segundos.
El mecanismo más real de "morir" de un gran rayo está asociado con la pérdida de estabilidad de su borde. En la recombinación de un par de grupos, se forman una docena de partículas de luz, que a la misma temperatura conduce a una disminución en la densidad de la "tormenta" y a una violación de las condiciones para la existencia de rayos mucho antes de que su energía sea exhausto.
La inestabilidad superficial comienza a desarrollarse, el rayo arroja pedazos de su sustancia y, por así decirlo, salta de un lado a otro. Las piezas desechadas se enfrían casi instantáneamente como pequeños rayos, y el gran rayo destrozado termina su existencia.
Pero también es posible otro mecanismo de su descomposición. Si, por alguna razón, la disipación de calor empeora, los rayos comenzarán a calentarse. En este caso, aumentará la cantidad de grupos con una pequeña cantidad de moléculas de agua en la capa, se recombinarán más rápido y se producirá un aumento adicional de la temperatura. El resultado es una explosión.
¿Por qué brilla un rayo de bola?
¿Qué hechos deberían conectar los científicos con una sola teoría para explicar la naturaleza de los relámpagos en forma de bola?
Durante la recombinación de grupos, el calor liberado se distribuye rápidamente entre moléculas más frías.
Pero en algún momento, la temperatura del "volumen" cerca de las partículas recombinadas puede exceder la temperatura promedio de la sustancia del rayo en más de 10 veces.
Este "volumen" brilla como un gas calentado a 10,000-15,000 grados. Hay comparativamente pocos de estos "puntos calientes", por lo que la sustancia del rayo esférico permanece semitransparente.
Está claro que desde el punto de vista de la teoría de los cúmulos, los relámpagos en forma de bola pueden aparecer con frecuencia. Los rayos con un diámetro de 20 cm requieren solo unos pocos gramos de agua para formarse, y generalmente hay mucha agua durante una tormenta eléctrica. El agua se rocía con mayor frecuencia en el aire, pero en casos extremos, los relámpagos en forma de bola pueden "encontrarla" por sí mismos en la superficie de la tierra.
Por cierto, dado que los electrones son muy móviles, durante la formación del rayo, algunos de ellos pueden "perderse", el rayo en forma de bola en su conjunto se cargará (positivamente) y su movimiento estará determinado por la distribución del campo eléctrico. .
La carga eléctrica residual explica propiedades tan interesantes del rayo de bola, como su capacidad para moverse contra el viento, ser atraído por objetos y colgar en lugares altos.
El color de un rayo en bola está determinado no solo por la energía de las conchas de solvato y la temperatura de los "volúmenes" calientes, sino también por la composición química de su sustancia. Se sabe que si aparece un rayo en forma de bola cuando un rayo lineal golpea los cables de cobre, a menudo es de color azul o verde, los "colores" habituales de los iones de cobre.
Es muy posible que los átomos de metal excitados también puedan formar grupos. La aparición de estos cúmulos "metálicos" podría explicar algunos experimentos con descargas eléctricas, que dieron como resultado la aparición de bolas luminosas, similares a un rayo.
Por lo dicho, uno podría tener la impresión de que gracias a la teoría de los cúmulos, el problema del rayo esférico finalmente ha recibido su solución final. Pero no es así.
A pesar de que la teoría de los cúmulos se basa en cálculos, cálculos hidrodinámicos de estabilidad, con su ayuda fue posible, aparentemente, comprender muchas propiedades del rayo esférico, sería un error decir que el acertijo del rayo esférico ya no existe. .
En confirmación, solo hay un trazo, un detalle. En su historia, V.K. Arseniev menciona una cola delgada que se extiende desde una bola de relámpago. Hasta ahora no podemos explicar ni la causa de su aparición, ni siquiera cuál es ...
Como ya se mencionó, la literatura describe alrededor de mil observaciones confiables de rayos esféricos. Esto, por supuesto, no es mucho. Obviamente, cada nueva observación, con su análisis cuidadoso, permite obtener información interesante sobre las propiedades del rayo esférico, ayuda a verificar la validez de una teoría en particular.
Por lo tanto, es muy importante que tantas observaciones como sea posible se conviertan en propiedad de los investigadores y los propios observadores participen activamente en el estudio de los rayos en bola. Esto es exactamente a lo que apunta el experimento Ball Lightning, que se describirá más adelante.
