ときどき、適切な条件が与えられれば、私たちの周りの大気の小さくてほぼ球状の部分が一時的に発火します。彼らは夜遅くまで見られるのが最もよく、明確な自然な説明がないため、豊かな神話に影響を与えたのも不思議ではありません.火の玉の名前には ignis fatuus が含まれます 、ウィル・オ・ザ・ウィスプ、ゴーストライト、ボールライトニング。彼らは墓の上をホバリングし、川岸に沿って踊り、地震が差し迫っていることを知らせ、飛行機の通路を忍び寄ると言われています。今日でも、それらがどのように形成され、何をしているのかについて明確な理解はありません。これは、科学者がボールを落としたという意味ではありません。中国の科学者 H.-C.ウーは最近、Scientific Reports で説得力のある新しい説明を提供しました .
いくつかの火の玉は生物の産物のようです。たとえば、湿地やその他の湿地 (またはポーランドの森の集団墓地) での有機物の腐敗は、メタンやホスフィンなどのリン含有ガスの放出につながり、環境中の酸素に遭遇した後、自然発火する可能性があります。空中に浮遊するちらつきの光を生み出します。一方、一部は電気的なもので、地震の際に応力がかかった岩石が地表に電子の流れを放出し、そこで空気と相互作用して閃光を発し、地中で火花を散らします。さらに他のものは、通常は雷雨の際に大気中に形成され、「ボール ライトニング」と呼ばれます。
ボール ライトニングには虹のほとんどの色があり、サイズもさまざまです。典型的なおもちゃのビー玉から、オフィスの椅子の代わりに座る人がいる特大のエクササイズ ボールまであります。密閉された空間の中で形成され、煙突を下ったり、閉じた窓から水平に移動したりできます。光を生成することに加えて、球状の稲妻は火花を放ち、シューという音やブーンという音、強い刺激臭を伴います。通常は数秒しか持続せず、明るい家庭用電球の強さで輝きます。ボール ライトニングの予測不可能で変化しやすい性質により、それがどのように機能するかを説明する決定的な理論を開発することは困難でしたが、その奇妙さについての説明は多数あり、何世紀にもわたって発表されてきました。
たとえば、1963 年の春、故天文学者のロジャー ジェニソンは、雷が飛行機に落ちた直後に、バスケットボール サイズの光の球の出現を目撃したとき、嵐の中を深夜飛行していました。ボールは「パイロットのキャビンから出てきて、航空機の通路を通り過ぎた」と彼は言った、「それが観察できる全距離にわたって同じ高さとコースを維持した」.別の例では、英国の女性が家に座っていたと報告しました。閉じて、ブラインドも閉じました。それは約 10 秒間、肩の高さで水平に移動し、すぐに頭上で雷鳴が鳴り響き、あまりにも大きな音で椅子から飛び出しました。」
球状の稲妻が窓ガラスを通って住宅に侵入し、航空機内で発達する能力は、把握するのが困難な観測であることが証明されています。ボール ライトニングがどのように形成されるかについての説明は、その物理的特性よりもさらに多様です。そこにある理論のほんの一例は、ボールが熱いシリコン粒子の雲、自然な核反応、雷によって誘発されたてんかんの幻覚、ミニチュアブラックホール、セルロースと他の天然ポリマーの集合体、そしてマイクロ波で満たされたプラズマの泡。
マイクロ波バブルは、中国杭州にある浙江大学の科学者ウーによる論文の焦点でした。研究者は以前、雷雲や大気メーザーから放射されたマイクロ波放射によってこのような気泡が形成される可能性があると提案していましたが、ウーは、地球が雷に打たれたときに光速に近づく速度に加速された電子の束からマイクロ波が発生することを理論化しています.具体的には、電子のチャネルが雲の底から地面に向かって段階的に移動するときに生成される強い電場によって、電子は加速されます。これは、稲妻として知られている明るい閃光の直前です。 「地面に到達する落雷の先端で、相対論的な電子束が生成される可能性があり、それが強力なマイクロ波放射を励起します。」
発生源に関係なく、大気中のマイクロ波は周囲の空気を充電することによってプラズマを生成します。放射は、プラズマを泡の中に押し出すのに十分な圧力を及ぼします。これは、ボール ライトニングとして見られます。内部に閉じ込められたマイクロ波はプラズマを生成し続けるため、短い寿命の間バブルを維持します。バブル内に保持された放射線が消散するにつれて、ボールの稲妻は最終的に消えます。オフハンドでバブルが破裂すると、マイクロ波が漏れ出し、ボールが爆発的に終了する可能性があります。
ボールライトニングの構成要素としてのマイクロ波とプラズマの存在は、その特性のいくつかを説明できます。たとえば、マイクロ波はガラス板を通過できます。そのため、窓はボール ライトニングの侵入を妨げません。また、マイクロ波は人の内耳に当たると可聴ノイズを発生させる傾向があり、マイクロ波が生成するプラズマは、大気中の酸素から刺激臭のあるオゾンを生成します.
ウー氏のマイクロ波起源説が際立っているのは、航空機内で球状の稲妻がどのように発生するかを説明していることです。原子に比べて小さい電子は、落雷によって航空機の外で加速された後、航空機の金属シェルを通過することができます。マイクロ波は、内部の電子が急上昇し、球状の稲妻を形成することによって放出されます。電子-マイクロ波-プラズマ経路は、落雷によって加速された電子束の長さが、結果として生じるマイクロ波バブルの典型的な直径20〜50センチメートルと一致するため、ボール稲妻のサイズも説明します。
科学の場合と同様に、ウーの理論を確固たるものにするためには、さらに多くの作業を行う必要があります。これは粒子シミュレーションに基づいているため、提案された電子マイクロ波プラズマ メカニズムによってボール ライトニングが形成されることを確認するには、実験が必要です。これには、必要に応じて落雷を介してボール ライトニングを作成する良い方法を見つけ出し、マイクロ波だけでなく高速電子を探すことも含まれます。もしそれが成り立つなら、この理論は、雷雨に見舞われた人の近くで生成される高エネルギー電子とマイクロ波放射によって引き起こされる危険性について重要な問題を提起する.
Chris Drudge はカナダ出身のサイエンス ライターです。 Twitter @RosinCerate で彼をフォローしてください。
この古典的な Facts So Romantic の投稿は、もともと 2016 年 7 月に公開されたものです。
