Max-Planck-Institut

Физиците генерират кълбовидна мълния в лабораторията

Physicists generate ball-lightning in the lab

 

Учените от съвместната проучвателна група на Max-Planck-Institut für Plasmaphysik и Берлинския университет Хумболт са генерирали кълбовидна мълния в лабораторията - или, по-точно, плазмени облаци, подобни на кълбовидна мълния. Физиците произвеждат светещи плазмени топки над водна повърхност, които имат живот почти половин секунда и диаметър от 10 до 20 сантиметра.

Кълбовидната мълния се описва като светещо явление, възникващо по време на гръмотевични бури. Загадка е обаче, че те трябва да се виждат не като кратка светкавица, т.е. само за микросекунди, а съществуват няколко секунди, т.е. сто хиляди пъти по-дълги от светкавица. Освен такива известни фигури като римския философ Сенека, Плиний Старейшина, Карл Велики и Анри Английски Хенри II, в съвремието носителите на Нобеловата награда по физика Нилс Бор и Пьотр Капица твърдят, че са наблюдавали това явление.

По-малко известни наблюдатели съобщават и за неочаквани срещи с кълбовидна мълния; интернет съдържа повече от милион записи по темата. От друга страна, явлението е толкова рядко, че все още няма надеждни данни. Съответно, съмнителните опити за интерпретация са силни, вариращи от черни дупки до мини ядрени експлозии и езотерични обяснения.

"С оглед на тази несигурност по различен начин се прави опит да се предизвика явлението при контролирани условия в лабораторията", заявява проф. Герд Фусман, ръководител на проучвателната група за физика на плазмата на IPP и HUB в Берлин. Една изследователска група вече успя да произведе плазмоиди, хранени с микровълни - светещи плазмени топки, състоящи се от йонизиран газ - което би било справедливо да се класифицира като кълбовидна мълния. Подобен ефект предизвикват електрическите искри, провеждани върху органичните материали. Преди около четири години изследователска група в Санкт Петербург успешно използва електрически заряди над водни повърхности, за да произведе сферични светещи образувания, които се доближават значително до природния феномен. Защото е вероятно светкавиците и водата да взаимодействат при поява на кълбовидна светкавица.

Стимулирана от руските експерименти, групата за изследване на физиката на плазмата в Берлин провежда изследвания, при които плазмоидите се произвеждат над водна повърхност с продължителност на живота около 0,3 секунди и диаметри от 10 до 20 сантиметра. Това включва запалване на късо зарядно високо напрежение в резервоар за вода; когато разпадне плазмена топка, тогава излиза от повърхността.

Освен мощната кондензаторна банка, необходима за доставяне на енергия, експерименталната настройка е доста проста: Стъклена чаша, напълнена със солена вода, съдържа два стърчащи електрода, единият от които е изолиран от околната вода с глинена тръба. Когато се прилага високо напрежение, ток до 60 ампера преминава през водата за 0,15 секунди. Преходът от водата позволява на тока да навлезе в глинената тръба, където води до изпаряване на съдържащата се там вода. След пулса на тока се появява светещ плазмоид, състоящ се от йонизирани водни молекули.

Съоръжението може да генерира впечатляващи „кълбовидна светкавица“ във всяка възможна проява и цвят на всеки пет минути. Професор Фусман: „Защо светлинните явления въобще се появяват е всичко друго, но не е ясно: те продължават да са видими около 300 милисекунди след като токът се разпадне и по този начин влагането на енергия е прекъснато; все пак те наистина трябва да бъдат угасени след най-много няколко милисекунди Освен това плазмата свети много ярко, въпреки че плазмоидите изглеждат доста студени. Лист хартия, поставен над тях, се повдига, но не се запалва. "

Тези озадачаващи физически явления сега трябва да бъдат изяснени в няколко дипломни работи. Това налага систематичен анализ на участващите процеси - например чрез спектроскопски методи - и сравнение със съществуващите теоретични формулировки. „Въпреки че„ кълбовидна светкавица “не се вписва пряко в областта на научните изследвания на IPP, а именно изследване на изключително горещи плазми, каквито са необходими за термоядрена електроцентрала“, заявява проф. Фусман, „това е също привлекателна тема на физиката на плазмата с които студентите могат да придобият знания за сложна измервателна техника и теория от интересен природен феномен. "

Източник: Max-Planck-Institut


Печат   Е-мейл