Китайские физики создали плазменный шар для проверки гипотезы о шаровой молнии

Группа исследователей из Китайской академии наук провела эксперимент, в ходе которого удалось получить светящееся плазменное образование, сохранявшее свою структуру на протяжении времени, заметно превышающего длительность породившего его импульса.

Результаты этой работы, опубликованные в журнале Nature Photonics, могут помочь в проверке одной из гипотез, объясняющих природу шаровой молнии — редкого атмосферного феномена, до сих пор не получившего общепринятого научного обоснования.

В ходе опыта сверхкороткий лазерный импульс направлялся на вольфрамовую иглу, острие которой имело ширину порядка 100 нанометров. Вдоль иглы распространялась мощная электромагнитная волна, а у ее кончика происходила концентрация энергии. Возникавшее в этой зоне поле выбивало электроны из атомов аргона, что приводило к превращению газа в плазму.

Так формировался светящийся шар, первоначальный диаметр которого составлял примерно 80 микрометров. На протяжении последующих 100 наносекунд он увеличивался до нескольких сотен микрометров, однако при этом сохранял достаточно четкую структуру. Хотя для человека подобный промежуток времени является мгновением, по сравнению с исходным импульсом срок существования этого образования оказался значительно большим.

Наблюдаемое расширение сопоставили с расчетами и компьютерными моделями. Его поведение соответствовало характеристикам электромагнитного солитона — устойчивого локализованного волнового образования. В соответствии с этой моделью, энергия остается запертой внутри плазменной оболочки и способствует поддержанию светящегося шара.

Обычная горячая плазма в расчетах рассеивалась по иному сценарию. Дополнительное моделирование продемонстрировало, что при возбуждении микроволнами вместо терагерцевого излучения подобные структуры теоретически способны достигать метровых размеров и существовать секунды, что уже ближе к некоторым описаниям природной шаровой молнии.

Тем не менее лабораторный шар пока нельзя рассматривать как точную копию атмосферного явления, поскольку условия опыта существенно отличаются от грозовых. Работа предоставляет физикам управляемую модель для проверки гипотез, а не окончательно раскрывает многовековую загадку.

Ранее в Индии молния попала в пассажирский самолет при заходе на посадку.

В Бразилии от удара молнии погибла 22-летняя модель Ана Феррейра. Подробнее об этом читайте в материале Общественной службы новостей.