Впервые получен спектр шаровой молнии
 Зафиксированный учеными спектр шаровой молнии. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Шаровая молния обычно возникает во время грозы. Она проявляется в виде шарообразного свечения, размеры которого – от десятка сантиметров до нескольких метров в диаметре. Объект существует не более нескольких десятков секунд, при этом имеется множество исторических отчетов о том, как подобные «болиды» за этот короткий период сжигали здания или даже убивали людей.
Научных теорий возникновения шаровой молнии много, и все они имеют разную степень достоверности. Для поиска единственно верной в лабораториях различными способами создают искусственные светящиеся плазменные шары. Но подобные эксперименты не дают никакого понимания процесса формирования шаровой молнии в естественной среде (об этом процессе на данный момент нет почти никаких достоверных данных).
Согласно одной из популярных теорий, шаровая молния возникает, когда обычная молния поражает землю и испаряет из почвы некоторое количество силикатных минералов. В результате этого взаимодействия образуются высокоэнергетические атомы кремния, которые впоследствии рекомбинируют с образованием наночастиц или нитей. Эти образования, плавая в воздухе, реагируют с кислородом, выделяя тепло и излучая свет. Если эта теория верна, на спектре шаровой молнии можно ожидать эмиссионные линии кремния и других элементов почвы.
Эту теорию подтвердила группа ученых из Northwest Normal University (Китай). Исследователи использовали удаленные спектрометры для исследования обычных молний на горном плато на северо-западе Китая. Во время одной из гроз в июле 2012 года они зафиксировали появление шаровой молнии сразу после удара обычной молнии всего в 900 метрах от их аппарата и смогли записать спектр и видео движущегося светящегося шара.
По данным ученых, им впервые удалось четко зафиксировать тот факт, что шаровая молния образовалась в результате удара обычной молнии. Диаметр ее свечения был порядка 5 метров (хотя фактические размеры шаровой молнии были намного меньше). В процессе перемещения оттенок свечения изменялся от белого до красноватого. Хотя темнота помешала исследователям оценить высоту, на которой образовался шар, они зафиксировали перемещение по горизонтали примерно на 10 метров (при одновременном подъеме примерно на 3 метра). Данные о диаметре и перемещении объекта ученые смогли проверить с помощью полученной видеосъемки.
Как показал анализ результатов, спектр шаровой молнии содержал несколько эмиссионных линий кремния, железа и кальция – все эти элементы в изобилии присутствовали в почве на плато. Учитывая распространенность алюминия в этой местности, можно было бы ожидать и появления и его следа на спектре, однако исследователи не смогли подтвердить или опровергнуть предположение о присутствии этого элемента (в диапазоне работы их инструмента от 400 до 1000 нм нет спектральных линий нейтральных атомов).
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Как считают коллеги ученых, работа представляет уникальные наблюдения шаровой молнии (или одного из типов шаровых молний). Правда, пока нельзя утверждать, что данные позволяют сделать однозначные выводы о том, как формируется шаровая молния (т.е. какая из существующих теорий верна).
Также по теме:
- Поиск источников грозового гамма-излучения продолжается
- Новые исследования гроз, как ускорителей электронов
- Новый элемент в таблице Д.И. Менделеева
- Ученые предлагают новый метод создания массива атомов для квантовых вычислений
- Ученые предложили крупномасштабную модель атомного спина
Источники: