По мнению научного сотрудника Института геологии, это кулоновский кристалл, образованный заряженными кластерами вещества.

Фото Константина Стратиенко

В октябрьском выпуске журнала «Вестник геонаук» опубликовали статью главного научного сотрудника Института геологии Коми научного центра Асхаба Асхабова о шаровой молнии. Ученый указал, что сегодняшние представления о этом феномене базируются исключительно на описательных данных наблюдений в природе. Шаровая молния определяется как «обособленное светящееся образование в атмосфере, чаще всего имеющее сферическую форму и свободно движущееся в воздухе». Средний размер составляет около 20 сантиметров, время существования достигает нескольких минут. Цвет сферы может быть разный, например, белый, красный, желтый и оранжевый.

Чаще всего шаровые молнии образуются летом: максимум приходится на июль. Они двигаются в основном горизонтально; вертикальное перемещение наблюдается гораздо реже. Из этого делают вывод, что ее плотность примерно равна плотности воздуха. Скорость, сообщил ученый, обычно равняется менее 10 метрам в секунду. Шаровая молния может проходить через узкие отверстия и щели, а после возвращать себе сферическую форму. В конце она либо взрывается, либо спокойно исчезает. Также бывали и случаи распада на несколько частей, которые также принимали форму сферы.

При этом моделей происхождения шаровых молний несколько сотен, заметил Асхаб Асхабов, и никакая не объясняет все наблюдаемые свойства. Широко известна, например, классическая теория И. П. Стаханова, по которой молния состоит из необычной плазмы, смеси положительных и отрицательных ионов, облепленных нейтральными молекулами воды. Есть и другие модели: шаровая молния как термоядерный реактор, микроскопическая черная дыра, клубок флюксов, то есть гипотетического вещества, представляющего собой темную материю.

Асхаб Асхабов же изложил ключевые идеи кватаронной модели шаровой молнии. Кватароны — особая форма атомно-молекулярной организации вещества на наноуровне, написал ученый в своей статье «О кватаронах и их необычных свойствах» в журнале «Известия Коми Коми научного центра УрО РАН». Они предшествуют зародышам новой фазы при конденсации и кристаллизации. Их форма постоянно меняется, они находятся в беспорядочном движении, имеют своего рода «полиморфизм», который оставляет открытыми пути для дальнейшей эволюции, трансформации в иные типы наночастиц, включая кристаллические.

Теория ученого о природе шаровой молнии родилась из его же модели конденсации водяного пара, включающей идею о кватаронах. Там рассматривалась возможность образования аномальных фаз воды при конденсации и агрегации электрически нейтральных кватаронов. Но если кватароны одноименно заряжены, то образование конденсированной фазы становится невозможным. При этом межкватаронное взаимодействие при определенных условиях неизбежно приведет к формированию пространственно-упорядоченных структур — кристаллов. Такие структуры стали называть кулоновскими или плазменными.

«Легко представить, что подобное явление может быть реализовано для заряженных кватаронов воды, и они сформируют особую фазу, аналогичную кулоновскому кристаллу. По-видимому, именно эта фаза и представляет собой образование, называемое шаровой молнией. Если так, то шаровая молния — это особая «кристаллическая» плазма, в которой дисперсными частицами выступают электрически заряженные кватароны», — указал автор статьи.

Ученый описал процесс образования шаровой молнии так. В пересыщенном паре должны образоваться наэлектризованные кватароны. Дальше идет рекомбинация разноименно заряженных кватаронов. Если по итогу останутся одноименно заряженные кватароны, то они формируют решеточную структуру, то есть кристалл. Так как кватароны являются относительно крупными частицами, до десятков или даже сотен молекул, то заряд может быть достаточно большим. Но при значительных зарядах увеличивается среднее расстояние между кватаронами, уменьшается энергия кулоновского взаимодействия, что в конце ведет к распаду шаровой молнии.

Кватаронная модель объясняет большую часть свойств этого феномена. Например, необходимая для существования и свечения энергия не исходит извне, а находится внутри самой молнии, в энергии кватаронов. Они не связаны химически, так что молния способна легко менять форму, а потом ее восстанавливать.

«Шаровую молнию нельзя рассматривать как газовое или жидкое состояние — это плазма. Она состоит из заряженных кластеров «скрытой» фазы — кватаронов, которые по законам кулоновского взаимодействия образуют в пространстве устойчивое упорядоченное образование — кристалл», — резюмировал ученый.