Как возникает шаровая молния — и почему учёные до сих пор не могут до конца объяснить это явление

Светящийся шар влетает в окно, проплывает через комнату и исчезает с хлопком — таких свидетельств за последние четыреста лет собраны тысячи. Но ни одна лаборатория мира пока не смогла воспроизвести то, что природа создаёт за долю секунды.

Шаровая молния — один из тех редких случаев, когда наука честно признаёт: мы не знаем, что это. Не «пока не разобрались до конца», а именно — нет единой теории, нет воспроизводимого эксперимента, нет даже полной уверенности, что все свидетельства описывают одно и то же явление. При этом отрицать его существование после 2012 года стало совсем сложно.

Что видят очевидцы

Описания удивительно похожи друг на друга, хотя приходят из разных стран и эпох. Светящийся шар — чаще всего от 10 до 30 сантиметров в диаметре, хотя бывают и размером с горошину, и до нескольких метров.

Цвет — белый, жёлтый, оранжевый, реже — голубой или зелёный. Живёт от нескольких секунд до минуты-двух. Движется плавно, часто параллельно земле, иногда меняет направление, как будто огибает препятствия.

Исчезает по-разному: бесшумно гаснет, лопается с хлопком, а в отдельных случаях — взрывается с разрушительной силой. Первое подробное описание датируется 1638 годом: во время грозы в церковь Святого Панкраса в Уидкоме (Англия) влетел огненный шар диаметром около двух метров, ранивший и убивший нескольких прихожан.

Как наука убедилась, что это реально

До 2012 года шаровая молния оставалась явлением из разряда «тысячи свидетельств — ноль приборных данных». Скептики вполне обоснованно указывали, что показания очевидцев ненадёжны: люди могли видеть послеобраз от обычной молнии на сетчатке, галлюцинацию от электромагнитного поля или просто ошибаться.

Всё изменилось в июле 2012 года. Группа китайских учёных из Северо-Западного университета в Ланьчжоу во главе с Цзяньйонг Чэнем наблюдала грозу на Тибетском нагорье, направив на неё видеокамеры и бесщелевые спектрометры.

Совершенно случайно они зафиксировали момент, когда обычная молния ударила в землю — и тут же из точки удара вырос светящийся шар диаметром около пяти метров. Он пролетел примерно 15 метров и исчез через 1,64 секунды.

Спектрометр успел записать химический состав свечения: кремний, железо и кальций — элементы, характерные для почвы, а не для атмосферы. Это стало первым в истории инструментальным подтверждением существования шаровой молнии.

Гипотеза Абрахамсона: шар из горящего кремния

Данные китайских учёных совпали с теорией, которую за двенадцать лет до этого предложил новозеландский химик Джон Абрахамсон из Университета Кентербери. По его гипотезе, при ударе молнии в грунт высокая температура разряда (до 30 000 °C) мгновенно восстанавливает оксид кремния в почве до чистого кремния.

Микроскопические частицы кремния выбрасываются в воздух, слипаются в рыхлый шар — и начинают гореть, медленно окисляясь обратно. Свечение — результат этого горения.

Гипотеза объясняет несколько наблюдаемых свойств: почему шаровая молния появляется после удара обычной, почему светится, почему через несколько секунд гаснет (кремний выгорает). Но она не объясняет всех случаев — например, шаровые молнии, которые наблюдали внутри самолётов, в подводных лодках или в ясную погоду без грозы.

Гипотеза Капицы: стоячие электромагнитные волны

Другой подход предложил нобелевский лауреат Пётр Капица ещё в 1955 году. По его версии, шаровая молния — это безэлектродный разряд, который поддерживается стоячими электромагнитными волнами сверхвысокой частоты, возникающими между землёй и грозовым облаком. По сути — природный аналог микроволновой печи, только энергия сконцентрирована в одной точке.

Гипотеза Капицы подтверждается несколькими наблюдениями: шаровая молния действительно не возникает на острых горных вершинах и высотных зданиях (там нет условий для стоячих волн), а чаще появляется в долинах и закрытых пространствах. Но воспроизвести такой разряд в лаборатории до сих пор не удалось.

Почему единой теории нет

Проблема в том, что шаровая молния ведёт себя слишком по-разному в разных случаях — и ни одна гипотеза не покрывает все наблюдения сразу.

• Одни шары появляются после удара молнии в землю — это вписывается в кремниевую гипотезу.
• Другие возникают в закрытых помещениях, проходя сквозь стены и окна, — что больше похоже на электромагнитную природу.
• Третьи наблюдались в ясную погоду вблизи геологических разломов — это уже совсем другая история, связанная с выделением энергии из земной коры.

Возможно, под одним названием «шаровая молния» скрываются несколько разных явлений с разными механизмами, просто внешне они похожи — светящийся шар в воздухе. Именно эта мысль всё чаще звучит в научных публикациях последних лет.

Можно ли её создать в лаборатории

Многочисленные попытки создать шаровую молнию в лабораторных условиях давали частичные результаты. Учёным удавалось получать светящиеся сферы — например, при пропускании мощного разряда через кремнийсодержащие пластины или при испарении воды электрической дугой. Но все лабораторные «шары» существовали доли секунды, а не десятки секунд, как природные.

Единственным человеком, который, по свидетельствам современников, умел стабильно создавать шаровые молнии, был Никола Тесла — он демонстрировал их публично в своей нью-йоркской лаборатории в конце XIX века. Но секрет технологии он не раскрыл, а воспроизвести его эксперименты до сих пор не удалось.

Что делать, если увидели шаровую молнию

Явление крайне редкое — по разным оценкам, шанс увидеть шаровую молнию за всю жизнь составляет не более одного на несколько тысяч человек. Но если это произошло — главное правило: не двигаться и не делать резких движений. Шаровая молния, по свидетельствам, часто движется вдоль потоков воздуха, и резкое перемещение может направить её в вашу сторону.

Не пытайтесь трогать шар, бросать в него предметы или махать руками — его поведение непредсказуемо, а взрыв, хотя и случается не всегда, может быть разрушительным. Если шар влетел в помещение — лучше замереть и дождаться, пока он исчезнет сам. Обычно это происходит в течение нескольких секунд.

И последнее: если после встречи с шаровой молнией вы остались целы — запишите всё, что видели: размер, цвет, траекторию, время жизни, звуки. Каждое подробное описание — вклад в понимание явления, которое наука пытается разгадать уже четыре столетия.