Kamuolinis žaibas yra iš kito matmens? Fizikų idėjos apie vieną paslaptingiausių gamtos reiškinių

Paslaptingi skrajojantys šviesos kamuoliai ne vieną šimtmetį mokslininkus glumino, keldami begalę išradingų paaiškinimų. Nauja idėja – jie nėra visai iš mūsų pasaulio.

 Fizikas Nikola Tesla netgi teigė sukūręs dirbtinį kamuolinį žaibą savo laboratorijoje Kolorado Springse (asociatyvinė nuotr.)<br> 123rf nuotr.
 Fizikas Nikola Tesla netgi teigė sukūręs dirbtinį kamuolinį žaibą savo laboratorijoje Kolorado Springse (asociatyvinė nuotr.)<br> 123rf nuotr.
 Sakoma, kamuoliniai žaibai primena plazmos sferas. Bet plazma neturėtų kaboti vienoje vietoje, kaip kad daro kamuoliniai žaibai.<br> Science Photo Library nuotr.
 Sakoma, kamuoliniai žaibai primena plazmos sferas. Bet plazma neturėtų kaboti vienoje vietoje, kaip kad daro kamuoliniai žaibai.<br> Science Photo Library nuotr.
 Floridoje esančiame Tarptautiniame žaibų tyrimo ir bandymų centre tyrėjai, tikėdamiesi perprasti kamuolinius žaibus, į įvairias medžiagas nukreipdavo įprastus žaibus.<br> University Of Florida Lightning Research Lab nuotr.
 Floridoje esančiame Tarptautiniame žaibų tyrimo ir bandymų centre tyrėjai, tikėdamiesi perprasti kamuolinius žaibus, į įvairias medžiagas nukreipdavo įprastus žaibus.<br> University Of Florida Lightning Research Lab nuotr.
 Įprastų žaibų formavimosi principai nustatyti gan gerai: audros debesyje esančių dulkių ir ledo dalelių krūviai atsiskiria, teigiamai įelektrintos dalelės kyla viršun, o įgijusios neigiamą krūvį leidžiasi žemyn, iškiliuose žemės paviršiaus vietose sukeldamos teigiamą krūvį.<br> 123rf nuotr.
 Įprastų žaibų formavimosi principai nustatyti gan gerai: audros debesyje esančių dulkių ir ledo dalelių krūviai atsiskiria, teigiamai įelektrintos dalelės kyla viršun, o įgijusios neigiamą krūvį leidžiasi žemyn, iškiliuose žemės paviršiaus vietose sukeldamos teigiamą krūvį.<br> 123rf nuotr.
 Paslaptingi skrajojantys šviesos kamuoliai ne vieną šimtmetį mokslininkus glumino, keldami begalę išradingų paaiškinimų. 1901 m. pieš.<br> Wikimedia commons
 Paslaptingi skrajojantys šviesos kamuoliai ne vieną šimtmetį mokslininkus glumino, keldami begalę išradingų paaiškinimų. 1901 m. pieš.<br> Wikimedia commons
Daugiau nuotraukų (5)

Vytautas Povilaitis

Dec 12, 2020, 10:08 PM, atnaujinta Dec 13, 2020, 9:58 AM

Vieną praėjusio amžiaus devintojo dešimtmečio pradžios vasaros dieną paauglys sėdėjo kambaryje, pajūryje netoli Romos per langą stebėdamas popiečio audros šėlsmą.

Staiga, be jokio įspėjimo, kambario kampe pasirodė futbolo kamuolio dydžio švytinti sfera. Neskleisdama karščio ar kvapo, ji kybojo maždaug už metro nuo jo – ir kiek aukščiau galvos. Berniukas buvo priblokštas.

Tamsiai geltono, visiškai nepermatomo kamuolio paviršių dengė permatomi lėtai raibuliuojančios šviesos sluoksniai. Jis kabojo ten maždaug 10 sekundžių ir išnyko taip pat tyliai, kaip ir pasirodė. Net nebuvo laiko išsigąsti.

Vaikystėje matytas vaizdas Andrea Aiello jaudina iki šiol – ir dabar, kaip fizikos teoretikas Maxo Plancko šviesos mokslo institute Vokietijoje, šia tema jis vysto jau savo paties idėjas.

Labiausiai tikėtina, kad jis matė kamuolinį žaibą – retą atmosferos elektrinį reiškinį, galintį ramiai kyboti ore lauke ar pastato viduje ir net pereiti uždarytus langus. Mokslininkai visame pasaulyje šį fenomeną vertina rimtai – nors negali jo paaiškinti, atkurti ar patikimai dokumentuoti.

Hipotezių netrūksta, bet užtikrintumo mažai. Kai kas mano, kad fenomenas atsiranda iš galingų perkūnijų elektros. Kiti mano, kad juos gali sukurti klajojančios Žemės elektromagnetinės linijos. Tačiau bent jau kol kas jokia idėja negali paaiškinti visko, ką daro kamuoliniai žaibai. Gal metas panagrinėti egzotiškesnes alternatyvas?

Įprastų žaibų formavimosi principai nustatyti gan gerai: audros debesyje esančių dulkių ir ledo dalelių krūviai atsiskiria, teigiamai įelektrintos dalelės kyla viršun, o įgijusios neigiamą krūvį leidžiasi žemyn, iškiliuose žemės paviršiaus vietose sukeldamos teigiamą krūvį. Atsiranda galingi, plačiai pasklidę elektriniai laukai, kurie nuolat stiprėja, kol įtampa išlaisvinama elektros blyksniu. Šie blyksniai yra žaibai, kuriuos ir matome per langus.

Bet šis paaiškinimas labai daug ką pašluoja giliau po kilimu. Pavyzdžiui, vis dar nežinome, kaip dalelių susidūrimai ore išskiria krūvius – ar kaip audros debesyje susiformuoja elektrinis laukas, kuris pakankamai stiprus ir kompaktiškas, kad galėtų sukelti žaibą. Kaip toks įprastas ir kasdienis reiškinys, žaibavimas vis dar stulbinamai paslaptingas. Tačiau nedaug jo pasireiškimų taip prastai suvokiami, kaip kamuoliniai žaibai.

Žinoma, A.Aiello toli gražu nėra vienintelis, matęs (greičiausiai) kamuolinį žaibą. Apie kamuolinius žaibus nuolat pranešama jau ne vieną šimtmetį. Rusijos Caras Nikolajus II teigė vaikystėje matęs švytintį kamuolį, vėlyvą naktį audros metu praslinkusį per katedrą. Laura Ingalls Wilder, parašiusi „Namelį prerijose“, aprašė žiemą vykusią audrą, per kurią ugnies kamuolys riedėjo židinio kaminu namo viduje. Jis riedėjo medinėmis grindimis, tačiau nepaliko jokio ženklo. Fizikas Nikola Tesla netgi teigė sukūręs dirbtinį kamuolinį žaibą savo laboratorijoje Kolorado Springse.

Tačiau, nepaisant tokių liudijimų, konkrečių įrodymų nedaug. Visi atvejai yra trumpi, ir nėra patikimų šio fenomeno nuotraukų ar video įrašų.

Nėra ir kokio nors kamuolinius žaibus fiksuojančio tinklo. Rachel Albrecht iš São Paulo universiteto Brazilijoje žaibų aptikimo sistemas panaudojo aktyviausioms pasaulyje žaibavimo vietoms žymėti.

Ji sako, kad palydovai ar įvairiausios antžeminės žaibų fiksavimo sistemos nefiksuoja kažko tokio blankaus, kaip kamuolinis žaibas, kurio ryškumas dažnai prilyginamas 100 vatų kaitrinei lemputei. Norint užfiksuoti kamuolinį žaibą, „tai turėtų vykti tiesiai prieš kamerą“, sako ji.

Net be tiesioginių įrodymų, kuriais galėtų remtis, Martinas Umanas iš Floridos universiteto tiki šio fenomeno ypatingumu. M.Umanas beveik visą savo 50 metų karjerą skyrė žaibų tyrimui ir surinko šimtus liudijimų apie susidūrimus su tokiomis šviečiančiomis sferomis, kaip A.Aiello regėtoji.

Mėlynas rutulys nuo mokinio piršto, karinio tanklaivio centru riedantis baltas rutulys, virš inžinieriaus kompiuterio kybantis geltonas rutulys. „Yra ne vienas publikuotas straipsnis, aprašantis kamuolinius žaibus komercinio lėktuvo viduje, kur visi keleiviai matė jį skriejantį tarp kėdžių eilių,“ sako mokslininkas.

Antimaterijos meteoritai

Nors bet kurio susitikimo su kamuoliniu žaibu detalės atrodo neįtikimos, M.Umanas mano, kad per amžius susikaupę tūkstančiai panašių pranešimų rodo esant realų fenomeną, kuriam kol kas nėra tvirto mokslinio paaiškinimo.

Kamuolinius žaibus bandyta paaiškinti dešimtimis protą apsukančių idėjų – nuo mažų juodųjų skylių iki antimaterijos meteoritų – bet labiau tikėtina, kad tai kažkas paprastesnio. M.Umanas įtaria, kad kamuoliniai žaibai yra efektas, kuriamas standartinių žaibų elektros išlydžio, kartkartėmis pradedančio keistas chemines reakcijas, sukuriančias švytinčias sferas.

Pavyzdžiui, kai kurie tyrėjai mano, kad žaibui trenkus į dirvą, kurioje daug silicio dioksido ir anglies, galėtų susiformuoti gryno slicio nanodalelių debesėlis, kuris oksiduodamasis galėtų skleisti šviesą ir šilumą. Tačiau visi paaiškinimai, kuriuose remiamasi karštomis dujomis, turi savų problemų. O būtent – pranešama apie vietoje kabančius, slenkančius horizontaliai ir judančius prieš vėją kamuolinius žaibus – nieko tokio karštos dujos atlikti negalėtų.

„Daugiau šios srities teorijų nebereikia, – sako elektros inžinierius iš Teksaso valstijos universiteto Karlas Stephanas. – Šiai sričiai reikia eksperimentų ir instrumentinių stebėjimų, galinčių pateikti daugiau stebėjimo duomenų.“ Būtent todėl jis beveik du dešimtmečius stengėsi kamuolinį žaibą sukurti eksperimentiškai, išbandydamas daugybę elektros išlydžiu paremtų hipotezių.

Viename eksperimente K.Stephanas tikrino idėją, kurią kai kurie tyrėjai vadina galutiniu kamuolinio žaibo paaiškinimu. Trumpai gyvuojantys karštų jonizuotų dujų kamuoliai, vadinami Gatchino plazmoidais, gali būti sukuriami aukštos įtampos išlydžiui įvykus šalia sūraus vandens paviršiaus. K.Stephanui pavyko nukreipti šiuos plazmos darinius horizontaliai – tačiau jie išnyko po sekundės dalies, kaip ir visos karštos dujos, pastebimai kildamos. „Nufotografavus atrodo labai panašu į tai, kaip žmonės apibūdina kamuolinius žaibus, – pažymi mokslininkas. – Bet nemanau, kad tai visas paaiškinimas, ar netgi didžioji paaiškinimo dalis“.

M.Umanas taip pat atliko kamuolinių žaibų kūrimo elektros išlydžiais eksperimentus. Leisdamas mažas raketas su pritvirtintomis vielomis į aktyvias perkūnijas, jis sukėlė tūkstančius žaibų, kurie paskui buvo nukreipti į kruopščiai sukurtą įrangą. Per vieną vasarą, tikėdamasis sukurti kamuolinį žaibą, jis nukreipė žaibus į dešimtis skirtingų medžiagų, tarp kurių buvo sūraus vandens telkiniai, įvairiausi metalai ir netgi šikšnosparnių guanas (mėšlas).

Nors mokslininkui su komanda ir pavyko sukurti kelias sferines kibirkštis – nors ir gerokai per trumpas, kad jos galėtų būti kamuoliniais žaibais – ir tokią pačią kylančią plazmą, kaip sukūrė K.Stephanas bei kiti, ieškomo fenomeno sukurti jiems vienareikšmiškai nepavyko.

Kiti kamuolinių žaibų teoretikai pačiais žaibais remiasi mažiau. Robertas Cameronas iš Strathclydo universiteto D.Britanijoje mano, kad kamuolinius žaibus galėtų sukurti elektromagnetiniai mazgai: kol kas neregėtos elektromagnetinių linijų pynės, kurios galėtų būti pakankamai galingos jonizuoti orą. 2018 metais R.Cameronas publikavo savo teorinį darbą ir susisiekė su K.Stephanu ir Wolfgangu Löffleriu iš Leideno universiteto Nyderlanduose, pasiūlydamas šią idėją tobulinti ir potencialiai sukurti šiuos mazgus laboratorijoje.

Elektriniai mazgai

Į pensiją išėjęs fizikas ir nepriklausomas kamuolinių žaibų tyrinėtojas Herbertas Boerneris tiki, kad R.Camerono mazgai idealiai dera su jo paties idėja – kad itin stiprių perkūnijų sukurti galingi, plačiai pasklidę elektros laukai yra pirminė kamuolinių žaibų priežastis.

R.Boerneris tyrė kelis atvejus, kai vienu metu buvo sukurta daug sferinių objektų. Susiejęs šiuos atvejus Europos su žaibų aptikimo archyvais, jis išsiaiškino, kad kamuoliniai žaibai gali pasirodyti už kelių kilometrų nuo ten, kur vyksta žaibavimas iš debesų į žemę – kas paskatino jį manyti, kad kamuolinius žaibus sukelia audros elektrinis laukas, o ne atskiri žaibai. Tačiau kol neaptiko R.Camerono straipsnio, H.Boerneris neturėjo supratimo, kaip stiprus elektrinis laukas galėtų sukurti kamuolinį žaibą. „Tuomet staiga viskas stojo į savo vietas,“ sako jis.

Savo 2019 metų knygoje apie kamuolinius žaibus, H.Boerneris aiškina, kad R.Camerono mazgų hipotezė galėtų apimti jo koncepciją, jei audros elektrinis laukas pakankamai stiprus ištraukti elektronų debesį iš žemės. Tuomet šis debesis galėtų veikti kaip natūrali antena, nukreipianti elektromagnetinio spinduliavimo impulsą iš žaibo į mazgą.

„Manau, esminė idėja tikrai gera, nes veikia. Pats tai paskaičiavanu“, – apie R.Camerono idėją atsiliepia W.Löffleris. Vis dėlto jis nemano, kad šie mazgai paaiškina kamuolinius žaibus taip, kaip tai daro H.Boerneris. R.Camerono darbas K.Stephaną labiau domina kaip grynai elektromagnetinė mįslė, nei kamuolinių žaibų priežastis. Jis sako, kad norint paaiškinti pakankamai ilgą kamuolinio žaibo gyvavimą, jį sukuriančio įprasto žaibo skleidžiamas spinduliavimas turėtų būti mikrobangų ruože – o manyti, kad perkūnija kuria mikrobangas, nėra jokio pagrindo.

Jei kamuoliniai žaibai nesileidžia paaiškinami paprastai, gal vertėtų kreiptis į mačiusius juos savo akimis. Kaip, ko gero, vienintelis pripažintas tyrėjas, stebėjęs šį reiškinį tiesiogiai, A.Aiello turi savo idėjų.

Vienas iš ryškiausių A.Aiello paauglystėje regėto švytinčio rutulio aspektų buvo tai, kad jis atrodė sukurtas iš šviesos ir kabėjo ramiai. Bet kadangi šviesa masės neturi, fizikos dėsniai reikalauja, kad ji nuolat judėtų. „Aiškinu tai taip, kad šviesa juda, tačiau papildomame matmenyje“, – dėsto jis.

Kaip neįprastai mąstyti įpratęs kvantų fizikas, A.Aiello problemą mato geometriškai. Trimačio kamuolinio žaibo skerspjūvis būtų dvimatis skritulys. Iš to logiškai seka, kad vienu matmeniu didesniame išmatavime, keturmačio kamuolinio žaibo skerspjūvis būtų trimatė sfera. Tad jei papildomo matmens žaibas galėtų įsiveržti į mūsų erdvėlaikį per kirmgraužą, jis atrodytų kaip švytintis, trimatis šviesos rutulys. A.Aiello savo idėjos dar nepublikavo – bet tiki, kad šį procesą įmanoma paaiškinti matematiškai.

M.Umanas, K.Stephanas ir H.Boerneris sutaria, kad tokios idėjos, kaip A.Aiello yra ilgos nepatikrinamų hipotezių istorijos, kai kamuolinių žaibų paslaptį bandoma paaiškinti be patikimų įrodymų, pasitelkiant kokią nors naują ir egzotišką fiziką, dalis. Bet šypsodamasis K.Stephanas gūžteli pečiais ir pripažįsta: „negaliu to atmesti“.

O jums ar teko matyti kamuolinį žaibą? Kai kurie šiame pasakojime paminėti tyrėjai renka tokių atvejų liudijimus. Apie savo atvejį galite pranešti čia.

Spauskite mygtuką „VISI KOMENTARAI“ ir reikškite savo nuomonę.

UAB „Lrytas“,
Gedimino 12A, LT-01103, Vilnius.

Įm. kodas: 300781534
Įregistruota LR įmonių registre, registro tvarkytojas:
Valstybės įmonė Registrų centras

lrytas.lt redakcija news@lrytas.lt
Pranešimai apie techninius nesklandumus webmaster@lrytas.lt

Atsisiųskite mobiliąją lrytas.lt programėlę

Apple App Store Google Play Store

Sekite mus:

Visos teisės saugomos. © 2021 UAB „Lrytas“. Kopijuoti, dauginti, platinti galima tik gavus raštišką UAB „Lrytas“ sutikimą.