Baltų žinyčios vartai

0

Kamuoliniai žaibai (2)

viršaitis vasario 7, 2011 Gamta

(Pradžia 20110206)

Atsiradimo teorijos

Surinkus daugybę stebėjimo duomenų, sudarius statistinį kamuolinio žaibo „portretą“ belieka įvardinti jo kilmę. Deja, čia nėra nei viningų hipotezių, nei aiškesnių teorijų. Tačiau hipotetinių pamąstymų daug. Šį kartą nesigilinsime į labiausiai intriguojančias nežemiškos kilmės galimybes – tai paliksime paranormalių reiškinių mėgėjams. Tuo labiau, jog pakanka ir „žemiškų“ hipotezių apie šį įvykį.

*
1. Dar Fransua Arago manė, kad kamuolinis žaibas yra degančių dujų arba kažkokio sprogaus mišinio kamuolys, susidaręs per paprasto linijinio žaibo iškrovą. Tačiau kyla prieštaravimai: tokiu atveju žaibas turėtų greitai „sudegti“. Skaičiavimai rodo, kad žaibas galėtų egzistuoti dešimtąsias sekundės dalis, o jis kartais plaukioja kelias minutes.
*
2. Amerikietis D. Baris surinko praėjusių 300 metų kamuolinio žaibo aprašymus. Išnagrinėjęs juos, mokslininkas priėjo prie išvados, kad kamuolinis žaibas, nors dažniausiai būdamas per perkūnijas, gali pasitaikyti ir su kitais atmosferos reiškiniais, kuriems būdingas stiprus elektros laukas. Aprašyta atvejų, kai kamuolinis žaibas pasirodė išsiveržus ugnikalniui, vykstant žemės drebėjimui, praūžus uraganui, smėlio audrai, lyjant ar sningant.
*
3. Prancūzų mokslininkas A. Doviljė teigia, kad kamuolinis žaibas nesusijęs su elektra. Remdamasis kai kuriomis fizinėmis kamuolinio žaibo savybėmis, šis mokslininkas įrodinėja, kad kamuolinis žaibas yra tornado ar viesulo rezultatas.
*
4. Žymus tarybinis fizikas teoretikas J. Frenkelis mano, kad kamuolinis žaibas — tai chemiškai aktyvių dujų, kurios dega, dalyvaujant katalizatoriams, pavyzdžiui, dūmų ar dulkių dalelėms, darinys, atsirandantis trenkiant paprastam žaibui. Deja, kol kas nežinome tokio milžiniško kaloringumo medžiagų kaip kamuolinio žaibo medžiaga.
*
5. Vokiečių mokslininko fiziko A. Meisnerio nuomone, kamuolinis žaibas — karštos plazmos kamuolys nepaprastai greitai besisukantis dėl pradinio impulso, kurį pirminis linijinis žaibas suteikia plazmos sutankėjimui. Deja, apskaičiavus paaiškėjo, kad ši teorija negali paaiškinti, kodėl kamuolinis žaibas ilgai gyvuoja ir iš kur jo milžiniška energija.
*
6. Tarybinis elektrotechnikas G. Babatas pirmaisiais Didžiojo Tėvynės karo mėnesiais nešildomoje laboratorijoje, atlikdamas bandymus su aukšto dažnumo srovėmis, netikėtai gavo… dirbtinį kamuolinį žaibą. Iš kvarcinio vamzdžio, tarp kurio elektrodų staigiai padidėjo įtampa, nepaprastu greičiu išsiveržė ugnies žiedas, labai panašus į kamuolinį žaibą. Remdamasis šiais eksperimentais, Babatas sukūrė dar vieną kamuolinio žaibo teoriją. Pagal jį, išcentrines jėgas, kurios stengiasi suplėšyti ugnies rutulį į gabalėlius, atsveria skirtingo krūvio sluoksnių traukos jėgos. Tokie sluoksniai susidaro krūviams sukantis dideliu greičiu.
*
7. Kito tarybinio fiziko G. Teletovo nuomone, kamuolinis žaibas yra švytinti plazma su neplazmine šerdimi (metalinis azoto ir deguonies atomų kondensatas). Šerdį laiko magnetinis laukas, kuriame cirkuliuoja stipri srovė. Kamuolinio žaibo švytėjimas priklauso nuo aukštos plazmos temperatūros. Visai atsitiktinai yra pavykę nufotografuoti kamuolinio žaibo pėdsaką. Mikrofotometriniai negatyvo tyrimai patvirtino, kad kamuolinio žaibo spinduliavimo šaltinis yra ne paviršinis jo sluoksnis, o visas tūris. Tai patvirtina plazminę arba dujinę kamuolinio žaibo prigimtį.
*
8. Ilgą laiką pati populiariausia buvo teorija, kurią dar 1955 m. pasiūlė žymusis rusų fizikas Nobelio premijos laureatas akademikas Piotras Kapica .Mokslininkas manė, kad kamuolinis žaibas — tūrinis virpesių kontūras. Palyginęs kamuolinį žaibą su debesimi, kuris susidaro po atominio sprogimo ir „švyti“ keletą sekundžių, Kapica priėjo prie išvados, jog žaibas turėtų taip švytėti šimtąją sekundės dalį. Kadangi taip nebūna, žaibas turi nuolat gauti energijos iš šalies. Žaibas pagauna radijo bangas, atsirandančias dėl elektros išlydžio žaibuojant. Ši teorija puikiai paaiškina daugumos tyrinėtojų ir atsitiktinių liudytojų pastebėtą reiškinį, kad žaibai mėgsta įvairius kaminus ir dūmtraukius — juk tai bangolaidžiai, žaibų energijos perdavimo kanalai. Tačiau vienas pranešimas jau minėtam laikraščiui „Daily Mail“ tam prieštarauja: žaibas tebegarino vandenį jau „paskendęs“ kubile. Juk prisilietęs prie vandens, žaibas nebegalėjo būti tūrinis rezonatorius ir gauti energijos radijo bangomis. Tačiau vanduo virė, vadinasi, energija vis dėlto iš kažkur sklido.

Kartai internete sunku atsirinkti, kur tikros kamuolinio žaibo nuotraukos, kur pagražintos kompiuterine grafika. Tačiau viena aišku – šis reiškinys dar ilgą laiką kaitins smalsuolių fantazijas.

*
9. Johnas Abrahamsonas ir Jamesas Dinnis iš Canterbury universiteto Naujojoje Zelandijoje mano, kad kamuolinio žaibo prigimtis yra visai ne fizikinė, o cheminė. Grunte esantį smėlį daugiausiai sudaro silicio dioksidas. Kuomet žaibas trenkia į žemės paviršių, smėlio grūdeliai skyla, atsiranda mažytės silicio dalelės, o diokside buvęs deguonis susijungia su dirvoje esančia anglimi ir virsta anglies dvideginiu. Silicio dalelės, kurių skersmuo yra mažesnis už 100 nanometrų (milijoninę metro dalį), vėliau sukimba viena su kita, pradžioje sudarydamos ilgas grandines, iš kurių vėliau susidaro lengvi, „pūkiniai“ rutulio formos vėriniai, kuriuos oro srovė pakelia nuo žemės.

Abrahamsonas ir Diniss elektroniniu mikroskopu stebėjo tokius vėrinius po to, kai jie sukūrė aukštos elektros įtampos iškrovą. Silicio dalelės ore reaguoja su deguonimi ir, palyginti lėtai degdamos, spinduliuoja šviesą. Silicio oksidavimosi procesai yra senai naudojami puslaidininkių pramonėje, todėl jų savybės yra gerai žinomos. Abu mokslininkai paskaičiavo, jog degant silicio vėriniams, atsirandančios šviesos ryškis ir spalva turėtų būti panašūs į tuos, apie kuriuos pasakoja kamuolinius žaibus stebėję liudininkai. Priklausomai nuo pradinių sąlygų, silicio dalelės gali įkaisti nuo 1200 iki 1700oC temperatūros. Jeigu temperatūra viršija silicio lydymosi tašką (1412oC), likęs silicis oksiduojasi labai greitai ir kamuolinis žaibas sprogsta. Mokslininkai teigia galį paaiškinti ir tai, kaip kamuoliniai žaibai sugeba pereiti per sienas ir langus. „Toks vėrinys yra labai lankstus“, sako Abrahamsonas. „Miniatiūrinės silicio dalelės gali būti oro srove įtraukiamos į mažiausius plyšelius, o kitoje pusėje vėl sulips į rutulį“.

Šios teorijos patvirtinimui trūksta tik paskutinio, paties svarbiausiojo įrodymo: abiem fizikams iki šiol dar nepavyko laboratorijoje sukurti įtikinamo kamuolinio žaibo.
*
10. Įdomi Maskvos valstybinio universiteto mechanikos mokslinio tyrimo instituto bendradarbio B. Parfenovo teorija. Jo nuomone, kamuolinio žaibo sandara paprastesnė negu šratinuko. Šratinukas susideda iš dešimties dalių, o kamuolinis žaibas — tik iš dviejų: toroidinio srovės apvalkalo ir žiedinio magnetinio lauko. Jiems sąveikaujant, iš rutulio išsiurbiamas oras. Elektromagnetinės jėgos stengiasi suplėšyti kamuolį, o oro slėgis, priešingai, stengiasi jį sugniuždyti. Šios jėgos kartais gali susilyginti, tada kamuolinis žaibas tampa stabilus. Srovė teka išoriniu žiedu nesilpnėdama keletą minučių. Vakuumas trukdo perduoti žaibo energiją aplinkinei erdvei, todėl kamuoliniam žaibui nereikia jokių nežinomų energijos šaltinių. Greitai besikeičiančiu magnetiniu lauku lengvai paaiškinami tokie, atrodytų, nesuprantami reiškiniai, kaip žiedų arba apyrankių dingimas tiesiog nuo rankos, „atsisveikinimo triukšmas“—elektros skambučių tarškėjimas, televizorių ir radijo imtuvų gedimai. Rutuliui greitai besisukant, žiedai ir apyrankės tampa tarsi antrinėmis transformatoriaus apvijomis, jais pradeda tekėti neregėto stiprumo srovės ir metalai išgaruoja tiesiog nuo rankos taip greitai, kad jų šeimininkės nė nespėja to pastebėti. Dėl tos pačios priežasties skamba skambučiai, genda radijo imtuvai ir televizoriai.
*
11. Šiomis hipotezėmis mokslininkai nežada apsiriboti. Štai visai neseniai buvo išsakyta dar viena idėja – kamuolinis žaibas galbūt tėra mūsų regėjimo sistemos optinė apgaulė. Norint suprasti hipotezės esmę, reiktų pradėti pasakojimą iš tolesnio taško.

1980 metais smegenų tyrimo metodus papildė įdomi ir labai perspektyvi technologija, pavadinta Transkranialiniu magentiniu poveikiu (Transcranial magnetic stimulation – TMS). Technologijos esmė nesudėtinga – didelio dažnio magnetiniai impulsai sugeba stimuliuoti tam tikras smegenų žievės zonas. Technologija mokslininkus sužavėjo todėl, kad žmogui nesukelia jokių pojūčių, nėra liekamojo efekto ir bent jau kol kas nenustatyta žala sveikatai. Tad metodika prigijo neinvazinei smegenų diagnostikai.

Smegenų simuliacijai reikia stipraus ir aukšto dažnio magnetinio lauko. Dabartinės medicinos laboratorijos sukuria iki 2 Teslų stiprumo magnetinį lauką – to užtenka, kad būtų stimuliuojama smegenų žievė iki 2 cm gylio. Priklausomai nuo elektromagnetinį lauką kuriančių ričių konfigūracijos, TMS gali aktyvuoti skirtingas smegenų žievės zonas. Priklausomai nuo to, kuri zona aktyvuojama, pasireiškia atitinkama reakcija – konkrečios smegenų zonos valdomų raumenų trūkčiojimai.

Tačiau jeigu suaktyvuojama už regėjimą atsakingą smegenų žievės zona, galima sukelti haliucinacijas – paprastai tai būna ryškūs šviečiantys diskai. Jeigu koncentruotas magnetinis laukas judės regėjimo zonos diapazone, matomas diskas taip pat ims judėti. Tokiam poveikiui sukelti užtenka 0,6T magnetinio lauko stiprumo (tai pakankamai daug – Žemės planetos magnetinio lauko stiprumas tesiekia 0,00001 T).

Na, o jei tokias haliucinacijas galima sukelti laboratorijoje, tai kodėl to negali vykti gamtoje? Štai tokią idėją iškėlė Austrijos mokslininkai Joseph Peer ir Alexander Kendl. Ir ne hipotetiniame lygyje, bet ir atliko pirminius skaičiavimus, kurie parodė, jog žaibas trumpalaikiu momentu gali sukelti reikiamo stiprumo magnetinį lauką, kuris sukeltų haliucinacijas žmonėms, esantiems 200 metrų atstumu nuo žaibo epicentro.

Žinoma, toks įvykis nepaprastai retas – ne kiekvienas žaibas sukuria tinkamos konfigūracijos lauką, o kur dar jo išlaikymas pakankamai ilgą laiko tarpą. Mokslininkų manymu, tinkamos sąlygos gali susidaryti 1-5% žaibavimo atveju. Be to reikia, jog tinkamu laiku ir tinkamoje vietoje pasirodytų iki tol žaibo nenutrenktas žmogus. Tačiau ar toks „haliucinacinis“ kamuolinis žaibas sugebėtų įkaitinti vandens talpas, nužudyti jį palietusius žmones?

Juodieji žaibai

Kalbant apie įprastus kamuolinius žaibus, negalima nepaminėti vadinamųjų juodųjų žaibų. Pats terminas „juodasis žaibas“ mokslinėje literatūroje imtas vartoti palyginti neseniai. Atrodytų, kad nešviečiančio žaibo negalėtų būti. Tačiau tarp kamuolinių žaibų juodasis gana dažnas. Štai keletas pavyzdžių.

1974 metų birželio 23 dieną apie 17 vai. 45 min. Zaporožėje astronomas V. Černovas stebėjo juodąjį žaibą griaudžiant ir pliaupiant lietui. Jis buvo gerai matomas pilkų debesų fone. Iš pradžių blykstelėjo paprastasis žaibas, o netrukus šalia jo praskriejo juodasis. Pulkininkas A. Bogdanovas Pamaskvėje dieną stebėjo lėtai sklendžiantį 25—30 cm tamsiai rudą žaibą. Aiškiai buvo matyti, kad tai yra metališkai blizgantis miglotas santirštis. Apie jį silpnai švietė tamsiai ruda aureolė. Netikėtai žaibas įkaito ir sprogo. Ne kartą juodieji žaibai buvo matomi medžiuose, ant stiebų, stogų, metalinių paviršių,— jie panašūs į gumbus ar purvo gniužulėlius. Pabandžius juos nukrapštyti ar sudavus kuo nors, juodieji žaibai įkaisdavo ir sprogdavo.

Kaip aiškinamas juodųjų žaibų atsiradimas? Viena teorijų teigia, kad ore susidaro molekulinės aerozolinės konglomeracijos, kai atmosferos orą veikia saulės bei kosminiai spinduliai, debesų elektriniai laukai, paprasti žaibai ir kitokie fizikiniai ir cheminiai veiksniai. Ore atsiranda chemiškai aktyvių dalelių, teigiamų ir neigiamų jonų ir aerozolių. Tam tikromis sąlygomis tos dalelės gali sudaryti kondensacijos branduolius, kurie vėliau virsta molekuliniais aerozoliniais konglomeratais. Konglomerato chemiškai aktyvios dalelės gali reaguoti, tada jis įkaista ir tampa santykiškai sferiniu kamuoliniu žaibu, galinčiu sprogti. Tačiau kamuolinis žaibas šviesdamas gali gyvuoti tik kelias minutes, o juodasis žaibas „gyvena“ daug ilgiau. Jis naktį nematomas, jį sunkiau aptikti radiolokaciniais prietaisais. Juodąjį žaibą lengva palaikyti skrendančiu paukščiu. Juodasis žaibas atsiranda ten, kur teoriškai neįmanoma atsirasti žaibams. Įdomu, kad artėjant prie jų lėktuvui, žaibas dažniausiai tampa arba kamuoliniu, arba sprogsta.

Kaip įminti paslaptį?

Kamuolinio žaibo paslaptį bus galima įminti tik tada, kai bus gautos ne tik formulės, aprašančios jo atsiradimą, bet ir pats kamuolinis žaibas laboratorijos sąlygomis. Kai kas jau padaryta. Amerikiečių mokslininkams pavyko iš dalies patvirtinti P. Kapicos teoriją — radiolokatoriaus spindulyje jie gavo ir kurį laiką išlaikė švytinčius plazmoidus — plazmos rutuliukus. Tarybiniai mokslininkai visai kitokiu būdu gavo plazmos sutankėjimus, labai primenančius kamuolinį žaibą.

1991 m. dviem japonams pavyko naudojant mikrobangas, laboratorijoje sukurti rutulius iš plazmos – į elektronus ir jonus suskaidytų dujų. Tie rutuliai netgi praeidavo medines lentas jų nepažeisdami. Bet tvirtinti, kad sukūrė kamuolinį žaibą, nesiryžo net ir patys japonų tyrinėtojai – eksperimento sąlygos labai jau skyrėsi nuo to, kas vyksta perkūnijos metu.

Dar vieną kamuolinio žaibo „giminaitį“ sugebėjo sukurti Eli Jerby ir Vladimir Dikhtyar iš Tel Avivo universiteto. Mokslininkams pavyko sukurti plazmos rutulį laboratorijos sąlygomis, naudodami mikrobangį grąžtą.

Prietaisas pagamintas iš įprastos 600 vatų galios buitinės mikrobangų krosnelės magnetrono. Visa mikrobangų galia buvo sufokusuota tik į 1 kubinio centimetro tūrį. Bangos buvo nukreipiamos į ruošinį, pagamintą iš stiklo, silicio, germanio bei aliuminio. Mikrobangų energija sukūrė mažą išsilydžiusios medžiagos sritį ruošinyje. Kuomet mikrobangų spindulys nukreipiamas į šalį, išsilydęs medžiagos lašelis irgi kartu atsiskiria nuo ruošinio bei pakimba ore. Tuomet įkaitintas lašelis tampa apie 3 cm dydžio ugnies kamuoliu, kuris gyvuoja iki kelių dešimčių milisekundžių. Nors toks kamuolys dar turi būti nuodugniau ištirtas, greičiausiai jis yra sudarytas iš jonų, neutralių atomų ir didesnių makroskopinių dalelių. Gali būti, kad panašiai sudaryti ir natūralus kamuoliniai žaibai, kurie atsiranda žaibui išgarinus žemės mineralų daleles. Manoma, jog toliau vyksta dalelių ir deguonies cheminė reakcija, dėl kurios ir stebimas švytėjimas.

Tiesa, tai nepaaiškina kitų paslaptingų kamuolinio žaibo savybių – ilgo gyvavimo trukmės, didelės vidinės energijos ir t.t.

Apibendrinant kol kas tenka pripažinti, jog mokslininkams dar nė karto nepavyko pasiekti, kad eksperimentų metų gauti plazmos rutuliai įgytų daugumą nepakartojamų ir bauginančių tikro kamuolinio žaibo savybių. N. Teslos gerbėjai tiki, jog tai jau yra pavykę pasiekti šiam garsiam mokslininkui, tačiau įrodymų, be jo paties pareiškimų, nėra.

Kol mokslininkai ieško atsakymų į klausimus, mums verta prisiminti bent jau rekomenduojamas saugaus elgesio taisykles akis į akį susitikus kamuolinį žaibą:

1. Nelieskite kamuolinio žaibo ir stengikės išlaikyti ramybę;
2. Nedarykite staigių judesių
3. Jeigu įmanoma, palengva ir švelniais judesiais pabandykite izoliuoti kamuolinį žaibą. Pavyzdžiui, pamažu pereikite į kitą kambarį atsargiai uždarydami duris.
4. Jeigu tokios galimybės nėra, geriau nieko nedarykite, tik stebėkite.
5. Jokiais būdais negalima kamuolinio žaibo liesti, judinti ar tuo labiau, bandyti išvyti pro langą.
6. Jeigu yra po ranka medinis sausas pagaliukas, galima pabandyti su juo atsargiai paliesti kamuolinį žaibą – jeigu jis prilips prie pagaliuko viršūnės, bus galima atsargiai jį nuleisti ant žemės.
7. Svarbiausia nepamiršti, jog kamuolinio žaibo „nuotaika“ gali pasikeisti žaibiškai!

© 2011 – 2019, viršaitis. All rights reserved.