Um dos fenômenos naturais mais surpreendentes e perigosos é bola de iluminação. Como se comportar e o que fazer ao conhecê-la, você aprenderá neste artigo.
O que é um raio esférico
Surpreendentemente Ciência moderna acha difícil responder a esta pergunta. Infelizmente, ninguém ainda foi capaz de analisar este fenómeno natural utilizando instrumentos científicos precisos. Todas as tentativas dos cientistas de recriá-lo em laboratório também falharam. Apesar de muitos dados históricos e relatos de testemunhas oculares, alguns pesquisadores negam completamente a própria existência desse fenômeno.
Aqueles que tiveram a sorte de sobreviver a um encontro com uma bola elétrica dão testemunhos conflitantes. Eles afirmam ter visto uma esfera de 10 a 20 cm de diâmetro, mas a descrevem de forma diferente. De acordo com uma versão, o raio esférico é quase transparente; os contornos dos objetos ao redor podem até ser vistos através dele; Segundo outro, sua cor varia do branco ao vermelho. Alguém diz que sentiu o calor vindo do raio. Outros não notaram nenhum calor dela, mesmo quando estavam próximos.
Os cientistas chineses tiveram a sorte de registrar raios esféricos usando espectrômetros. Embora esse momento tenha durado um segundo e meio, os pesquisadores conseguiram concluir que era diferente de um raio comum.
Onde aparece o raio esférico?
Como se comportar ao conhecê-la, pois uma bola de fogo pode aparecer em qualquer lugar. As circunstâncias de sua formação variam muito e é difícil encontrar um padrão definido. A maioria das pessoas pensa que os raios só podem ser encontrados durante ou após uma tempestade. No entanto, há muitas evidências de que apareceu em clima seco e sem nuvens. Também é impossível prever o local onde a bola elétrica pode se formar. Já houve casos em que surgiu de uma rede de tensão, de um tronco de árvore e até da parede de um prédio residencial. Testemunhas viram relâmpagos aparecerem sozinhos, encontraram-nos em áreas abertas e em ambientes fechados. Também na literatura são descritos casos em que um raio esférico ocorreu após um impacto normal.
Como se comportar
Se você tiver “sorte” de encontrar uma bola de fogo em uma área aberta, deverá seguir as regras básicas de comportamento nesta situação extrema.
- Tente se afastar lentamente lugar perigoso por uma distância considerável. Não dê as costas aos raios nem tente fugir deles.
- Se ela estiver perto e se movendo em sua direção, congele, estenda os braços para frente e prenda a respiração. Depois de alguns segundos ou minutos, a bola irá contorná-lo e desaparecer.
- Nunca jogue nenhum objeto nele, pois um raio explodirá se atingir alguma coisa.
Relâmpago esférico: como escapar se aparecer em casa?
Essa trama é a mais assustadora, pois uma pessoa despreparada pode entrar em pânico e cometer um erro fatal. Lembre-se de que a esfera elétrica reage a qualquer movimento do ar. Portanto, o conselho mais universal é permanecer quieto e calmo. O que mais você pode fazer se um raio atingir seu apartamento?
- O que fazer se acabar perto do seu rosto? Sopre na bola e ela voará para longe.
- Não toque em objetos de ferro.
- Congele, não faça movimentos bruscos e não tente escapar.
- Se houver uma entrada para uma sala adjacente próxima, tente refugiar-se nela. Mas não vire as costas ao raio e tente mover-se o mais lentamente possível.
- Não tente afastá-lo com nenhum objeto, caso contrário corre o risco de causar uma grande explosão. Nesse caso, você enfrenta consequências graves como parada cardíaca, queimaduras, ferimentos e perda de consciência.
Como ajudar a vítima
Lembre-se de que um raio pode causar ferimentos muito graves ou até a morte. Se você perceber que uma pessoa foi ferida pelo golpe, tome uma atitude urgente - leve-a para outro lugar e não tenha medo, pois não haverá mais carga em seu corpo. Deite-o no chão, embrulhe-o e chame uma ambulância. Em caso de parada cardíaca, aplique respiração artificial até a chegada dos médicos. Se a pessoa não estiver gravemente ferida, coloque uma toalha molhada na cabeça, dê-lhe dois comprimidos de analgin e gotas calmantes.
Como se proteger
Como se proteger de raios esféricos? O primeiro passo é tomar medidas para mantê-lo seguro durante uma tempestade normal. Lembre-se de que na maioria dos casos as pessoas sofrem choques elétricos ao ar livre ou em áreas rurais.
- Como escapar de um raio na floresta? Não se esconda sob árvores solitárias. Tente encontrar um bosque baixo ou vegetação rasteira. Lembre-se de que os raios raramente atingem árvores coníferas e bétulas.
- Não segure isso sobre sua cabeça objetos metálicos(garfos, pás, armas, varas de pesca e guarda-chuvas).
- Não se esconda em um palheiro nem se deite no chão - é melhor agachar-se.
- Se uma tempestade pegar você em seu carro, pare e não toque em objetos metálicos. Lembre-se de abaixar a antena e afastar-se de árvores altas. Encoste na beira da estrada e evite entrar em postos de gasolina.
- Lembre-se de que muitas vezes uma tempestade ocorre contra o vento. O relâmpago esférico se move exatamente da mesma maneira.
- Como se comportar em casa e você deve se preocupar se estiver sob um teto? Infelizmente, um pára-raios e outros dispositivos não são capazes de ajudá-lo.
- Se você estiver na estepe, agache-se e tente não se elevar acima dos objetos ao redor. Você pode se abrigar em uma vala, mas saia assim que começar a encher de água.
- Se você estiver navegando em um barco, não se levante em hipótese alguma. Tente chegar à costa o mais rápido possível e afaste-se da água para uma distância segura.
- Remova suas joias e reserve.
- Desligue seu celular. Se funcionar, um raio esférico pode ser atraído pelo sinal.
- Como escapar de uma tempestade se você estiver na dacha? Feche as janelas e a chaminé. Ainda não se sabe se o vidro é uma barreira aos raios. No entanto, percebeu-se que ele penetra facilmente em qualquer rachadura, tomada ou aparelho elétrico.
- Se estiver em casa, feche as janelas e desligue os aparelhos elétricos, e não toque em nada de metal. Tente ficar longe de tomadas elétricas. Não faça ligações e desligue todas as antenas externas.
Como muitas vezes acontece, o estudo sistemático dos raios esféricos começou com a negação de sua existência: em início do século XIX séculos, todas as observações dispersas conhecidas naquela época foram reconhecidas como misticismo ou, na melhor das hipóteses, uma ilusão de ótica.
Mas já em 1838, uma revisão compilada pelo famoso astrônomo e físico Dominique François Arago foi publicada no Anuário do Bureau Francês de Longitudes Geográficas.
Posteriormente, ele se tornou o iniciador dos experimentos de Fizeau e Foucault para medir a velocidade da luz, bem como do trabalho que levou Le Verrier à descoberta de Netuno.
Com base nas descrições então conhecidas de relâmpagos esféricos, Arago concluiu que muitas dessas observações não poderiam ser consideradas uma ilusão.
Ao longo dos 137 anos que se passaram desde a publicação da crítica de Arago, surgiram novos relatos de testemunhas oculares e fotografias. Foram criadas dezenas de teorias, extravagantes e engenhosas, que explicavam algumas das propriedades conhecidas dos relâmpagos esféricos, e aquelas que não resistiram às críticas elementares.
Faraday, Kelvin, Arrhenius, os físicos soviéticos Ya. I. Frenkel e P. L. Kapitsa, muitos químicos famosos e, finalmente, especialistas da Comissão Nacional Americana de Astronáutica e Aeronáutica (NASA) tentaram explorar e explicar este fenômeno interessante e formidável. E os raios esféricos continuam a ser um mistério até hoje.
Provavelmente é difícil encontrar um fenômeno sobre o qual as informações sejam tão contraditórias. Há duas razões principais: este fenómeno é muito raro e muitas observações são realizadas de uma forma extremamente pouco qualificada.
Basta dizer que grandes meteoros e até pássaros foram confundidos com relâmpagos esféricos, poeira podre brilhando em tocos escuros presos em suas asas. E, no entanto, existem cerca de mil observações confiáveis de raios esféricos descritas na literatura.
Que fatos os cientistas deveriam associar a uma única teoria para explicar a natureza da ocorrência dos raios esféricos? Que restrições as observações impõem à nossa imaginação?
A primeira coisa a explicar é: por que os raios esféricos ocorrem com frequência, se ocorrem com frequência, ou por que ocorrem raramente, se ocorrem raramente?
Não deixe o leitor se surpreender com esta frase estranha - a frequência de ocorrência de raios esféricos ainda é um assunto controverso.
E também precisamos explicar por que o raio esférico (não é chamado assim à toa) na verdade tem uma forma que geralmente se aproxima de uma bola.
E para provar que está, em geral, relacionado com raios - é preciso dizer que nem todas as teorias associam o aparecimento deste fenómeno a trovoadas - e não sem razão: por vezes ocorre em tempo sem nuvens, como outros fenómenos de trovoada, por exemplo, luzes Santo Elmo.
Aqui é apropriado relembrar a descrição de um encontro com raios esféricos feita pelo notável observador da natureza e cientista Vladimir Klavdievich Arsenyev, um famoso pesquisador da taiga do Extremo Oriente. Esta reunião ocorreu nas montanhas Sikhote-Alin em uma noite clara de luar. Embora muitos dos parâmetros dos relâmpagos observados por Arsenyev sejam típicos, tais casos são raros: os relâmpagos esféricos geralmente ocorrem durante uma tempestade.
Em 1966, a NASA distribuiu um questionário a duas mil pessoas, cuja primeira parte fazia duas perguntas: “Você viu um raio esférico?” e “Você viu um raio linear nas suas imediações?”
As respostas permitiram comparar a frequência de observação de raios esféricos com a frequência de observação de relâmpagos comuns. O resultado foi impressionante: 409 em cada 2 mil pessoas viram um raio linear de perto e duas vezes menos viram um raio esférico. Houve até uma pessoa de sorte que conheceu o raio esférico 8 mais uma vez uma prova indireta de que este não é um fenômeno tão raro como comumente se pensa.
A análise da segunda parte do questionário confirmou muitos fatos já conhecidos: o raio esférico tem um diâmetro médio de cerca de 20 cm; não brilha muito; a cor geralmente é vermelha, laranja, branca.
É interessante que mesmo os observadores que viram um raio esférico próximo muitas vezes não sentiram sua radiação térmica, embora ela queime com o contato direto.
Esse relâmpago existe de vários segundos a um minuto; pode penetrar nas salas através de pequenos orifícios, restaurando então sua forma. Muitos observadores relatam que ele lança algumas faíscas e gira.
Geralmente paira a uma curta distância do solo, embora também tenha sido visto nas nuvens. Às vezes, o raio esférico desaparece silenciosamente, mas às vezes explode, causando destruição perceptível.
As propriedades já listadas são suficientes para confundir o pesquisador.
Em que substância, por exemplo, deveria consistir o raio esférico se não voa rapidamente, como o balão cheio de fumaça dos irmãos Montgolfier, embora seja aquecido a pelo menos várias centenas de graus?
Nem tudo está claro sobre a temperatura: a julgar pela cor do brilho, a temperatura do relâmpago não é inferior a 8.000°K.
Um dos observadores, um químico de profissão familiarizado com plasma, estimou esta temperatura entre 13.000 e 16.000°K! Mas a fotometria do traço do raio deixado no filme fotográfico mostrou que a radiação sai não só de sua superfície, mas também de todo o volume.
Muitos observadores também relatam que o relâmpago é translúcido e os contornos dos objetos podem ser vistos através dele. Isso significa que sua temperatura é muito mais baixa - não mais que 5.000 graus, pois com maior aquecimento uma camada de gás com vários centímetros de espessura fica completamente opaca e irradia como um corpo completamente negro.
O fato de os raios esféricos serem bastante “frios” também é evidenciado pelo efeito térmico relativamente fraco que produzem.
O relâmpago esférico carrega muita energia. Na literatura, entretanto, muitas vezes há estimativas deliberadamente inflacionadas, mas mesmo um número modesto e realista - 105 joules - para relâmpagos com diâmetro de 20 cm é muito impressionante. Se essa energia fosse gasta apenas na radiação luminosa, ela poderia brilhar por muitas horas.
Quando um raio esférico explode, uma potência de um milhão de quilowatts pode se desenvolver, já que essa explosão ocorre muito rapidamente. É verdade que os humanos podem criar explosões ainda mais poderosas, mas se comparadas com fontes de energia “calmas”, a comparação não será a seu favor.
Em particular, a capacidade energética (energia por unidade de massa) dos raios é significativamente superior à das baterias químicas existentes. Aliás, foi o desejo de aprender como acumular energia relativamente grande em um pequeno volume que atraiu muitos pesquisadores para o estudo dos raios esféricos. É demasiado cedo para dizer até que ponto estas esperanças podem ser justificadas.
A complexidade de explicar propriedades tão contraditórias e diversas levou ao facto de as opiniões existentes sobre a natureza deste fenómeno parecerem ter esgotado todas as possibilidades concebíveis.
Alguns cientistas acreditam que os relâmpagos recebem constantemente energia externa. Por exemplo, P. L. Kapitsa sugeriu que isso ocorre quando um poderoso feixe de ondas de rádio decimétricas, que pode ser emitido durante uma tempestade, é absorvido.
Na realidade, para a formação de um coágulo ionizado, como o raio esférico nesta hipótese, é necessária a existência de uma onda estacionária de radiação eletromagnética com intensidade de campo muito elevada nos antinodos.
As condições necessárias podem ser realizadas muito raramente, de modo que, segundo P. L. Kapitsa, a probabilidade de observar raios esféricos em um determinado local (ou seja, onde está localizado um observador especialista) é praticamente zero.
Às vezes, presume-se que o raio esférico é a parte luminosa de um canal que conecta a nuvem ao solo, através do qual flui uma grande corrente. Falando figurativamente, por algum motivo é atribuído a ele o papel de única seção visível de um raio linear invisível. Esta hipótese foi expressa pela primeira vez pelos americanos M. Yuman e O. Finkelstein, e posteriormente surgiram várias modificações na teoria que desenvolveram.
A dificuldade comum de todas estas teorias é que elas assumem a existência de fluxos de energia de densidade extremamente elevada durante muito tempo e é por isso que condenam os relâmpagos esféricos como um fenómeno extremamente improvável.
Além disso, na teoria de Yuman e Finkelstein, é difícil explicar a forma do relâmpago e suas dimensões observadas - o diâmetro do canal do relâmpago é geralmente de cerca de 3-5 cm, e o relâmpago esférico pode ser encontrado até um metro em diâmetro.
Existem algumas hipóteses que sugerem que o próprio raio esférico é uma fonte de energia. Os mecanismos mais exóticos para extrair essa energia foram inventados.
Um exemplo desse exotismo é a ideia de D. Ashby e K. Whitehead, segundo a qual o raio esférico é formado durante a aniquilação de grãos de poeira de antimatéria que caem do espaço nas camadas densas da atmosfera e são levados embora por um. descarga de raios lineares no solo.
Esta ideia talvez pudesse ser apoiada teoricamente, mas, infelizmente, nem uma única partícula de antimatéria adequada foi descoberta até agora.
Na maioria das vezes, várias reações químicas e até nucleares são usadas como fonte hipotética de energia. Mas é difícil explicar a forma esférica do relâmpago - se as reações ocorrerem em um meio gasoso, então a difusão e o vento levarão à remoção da “substância da tempestade” (termo de Arago) de uma bola de vinte centímetros em questão de segundos e deformá-lo ainda mais cedo.
Finalmente, não há uma única reação que ocorra no ar com a liberação de energia necessária para explicar os relâmpagos esféricos.
Este ponto de vista já foi expresso muitas vezes: o raio esférico acumula a energia liberada quando atingido por um raio linear. Existem também muitas teorias baseadas nesta suposição; uma visão geral detalhada delas pode ser encontrada no popular livro de S. Singer “The Nature of Ball Lightning”.
Estas teorias, como muitas outras, contêm dificuldades e contradições, que têm recebido atenção considerável tanto na literatura séria como na literatura popular.
Hipótese de agrupamento de relâmpagos esféricos
Vamos agora falar sobre a relativamente nova chamada hipótese de agrupamento de raios esféricos, que está sendo desenvolvida em últimos anos um dos autores deste artigo.
Vamos começar com a pergunta: por que o raio tem o formato de uma bola? EM visão geral Não é difícil responder a esta pergunta - deve haver uma força capaz de manter unidas as partículas da “substância da tempestade”.
Por que uma gota d'água é esférica? A tensão superficial dá-lhe esta forma.
A tensão superficial num líquido ocorre porque as suas partículas – átomos ou moléculas – interagem fortemente umas com as outras, muito mais fortemente do que com as moléculas do gás circundante.
Portanto, se uma partícula estiver próxima à interface, uma força começa a atuar sobre ela, tendendo a devolver a molécula à profundidade do líquido.
A energia cinética média das partículas líquidas é aproximadamente igual à energia média de sua interação, razão pela qual as moléculas líquidas não se separam. Nos gases, a energia cinética das partículas excede tanto a energia potencial de interação que as partículas ficam praticamente livres e não há necessidade de falar em tensão superficial.
Mas o raio esférico é um corpo semelhante a um gás, e a “substância da tempestade”, no entanto, tem tensão superficial - daí a forma esférica que tem com mais frequência. A única substância que poderia ter tais propriedades é o plasma, um gás ionizado.
O plasma consiste em íons positivos e negativos e elétrons livres, ou seja, partículas eletricamente carregadas. A energia de interação entre eles é muito maior do que entre os átomos de um gás neutro, e a tensão superficial é correspondentemente maior.
No entanto, em temperaturas relativamente baixas - digamos, 1.000 graus Kelvin - e à pressão atmosférica normal, os relâmpagos das bolas de plasma só poderiam existir por milésimos de segundo, uma vez que os íons rapidamente se recombinam, ou seja, se transformam em átomos e moléculas neutras.
Isso contradiz as observações - os raios esféricos vivem mais. Em altas temperaturas - 10-15 mil graus - a energia cinética das partículas torna-se muito grande e o raio esférico deve simplesmente desmoronar. Portanto, os pesquisadores precisam usar agentes potentes para “prolongar a vida” dos raios esféricos, mantendo-os por pelo menos algumas dezenas de segundos.
Em particular, P. L. Kapitsa introduziu em seu modelo uma poderosa onda eletromagnética capaz de gerar constantemente novo plasma de baixa temperatura. Outros pesquisadores, sugerindo que o plasma do raio é mais quente, tiveram que descobrir como segurar uma bola desse plasma, ou seja, resolver um problema que ainda não foi resolvido, embora seja muito importante para muitas áreas da física e da tecnologia.
Mas e se seguirmos um caminho diferente - introduzir no modelo um mecanismo que retarda a recombinação de íons? Vamos tentar usar água para esse fim. A água é um solvente polar. Sua molécula pode ser considerada aproximadamente como um bastão, uma extremidade com carga positiva e a outra com carga negativa.
A água se liga a íons positivos com extremidade negativa e a íons negativos com extremidade positiva, formando uma camada protetora - uma concha de solvatação. Pode retardar drasticamente a recombinação. O íon junto com sua camada de solvatação é chamado de cluster.
Chegamos finalmente às ideias principais da teoria dos aglomerados: quando um raio linear é descarregado, ocorre a ionização quase completa das moléculas que compõem o ar, incluindo as moléculas de água.
Os íons resultantes começam a se recombinar rapidamente; esse estágio leva milésimos de segundo. Em algum ponto, existem mais moléculas de água neutras do que os íons restantes, e o processo de formação de aglomerados começa.
Também dura, aparentemente, uma fração de segundo e termina com a formação de uma “substância de tempestade” - semelhante em suas propriedades ao plasma e consistindo de moléculas ionizadas de ar e água cercadas por conchas de solvatação.
É verdade que até agora tudo isso é apenas uma ideia, e precisamos ver se isso pode explicar as inúmeras propriedades conhecidas dos relâmpagos esféricos. Lembremos o conhecido ditado de que um ensopado de lebre precisa pelo menos de uma lebre e nos perguntemos: podem formar-se aglomerados no ar? A resposta é reconfortante: sim, podem.
A prova disso literalmente caiu (foi trazida) do céu. No final da década de 60, com o auxílio de foguetes geofísicos, foi realizado um estudo detalhado da camada mais baixa da ionosfera - a camada D, localizada a uma altitude de cerca de 70 km. Descobriu-se que, apesar do fato de haver pouquíssima água nessa altura, todos os íons da camada D são cercados por camadas de solvatação compostas por várias moléculas de água.
A teoria dos aglomerados assume que a temperatura do raio esférico é inferior a 1000°K, portanto não há forte radiação térmica proveniente dele. Nessa temperatura, os elétrons “grudam” facilmente nos átomos, formando íons negativos, e todas as propriedades da “substância relâmpago” são determinadas por aglomerados.
Nesse caso, a densidade da substância do raio acaba sendo aproximadamente igual à densidade do ar em condições atmosféricas normais, ou seja, o raio pode ser um pouco mais pesado que o ar e descer, pode ser um pouco mais leve que o ar e subir, e , finalmente, pode estar em suspensão se a densidade da “substância do raio” e do ar forem iguais.
Todos esses casos foram observados na natureza. A propósito, o fato de um raio descer não significa que ele cairá no chão - ao aquecer o ar abaixo dele, ele pode criar uma almofada de ar que o mantém suspenso. Obviamente, é por isso que a subida é o tipo mais comum de movimento dos relâmpagos esféricos.
Os aglomerados interagem entre si com muito mais força do que os átomos de gás neutro. As estimativas mostraram que a tensão superficial resultante é suficiente para dar ao relâmpago uma forma esférica.
O desvio de densidade permitido diminui rapidamente com o aumento do raio do relâmpago. Como a probabilidade de uma coincidência exata entre a densidade do ar e a substância do relâmpago é pequena, os relâmpagos grandes - com mais de um metro de diâmetro - são extremamente raros, enquanto os pequenos deveriam aparecer com mais frequência.
Mas relâmpagos menores que três centímetros também praticamente não são observados. Por que? Para responder a essa pergunta, é necessário considerar o balanço energético do raio esférico, descobrir onde nele está armazenada a energia, quanto é e em que é gasta. A energia dos raios esféricos está naturalmente contida em aglomerados. Quando aglomerados negativos e positivos se recombinam, energia de 2 a 10 elétron-volts é liberada.
Normalmente, o plasma perde bastante energia na forma de radiação eletromagnética - seu aparecimento se deve ao fato de os elétrons leves, movendo-se no campo iônico, adquirirem acelerações muito altas.
A substância do raio é composta por partículas pesadas, não é tão fácil acelerá-las, pois o campo eletromagnético é emitido fracamente e a maior parte da energia é retirada do raio pelo fluxo de calor de sua superfície.
O fluxo de calor é proporcional à área da superfície do raio esférico e a reserva de energia é proporcional ao volume. Portanto, pequenos relâmpagos perdem rapidamente suas reservas relativamente pequenas de energia e, embora apareçam com muito mais frequência do que os grandes, são mais difíceis de perceber: eles vivem muito pouco.
Assim, um raio com diâmetro de 1 cm esfria em 0,25 segundos e com diâmetro de 20 cm em 100 segundos. Este último valor coincide aproximadamente com a vida útil máxima observada dos raios esféricos, mas excede significativamente a sua vida útil média de vários segundos.
O mecanismo mais realista para a “morte” de grandes raios está associado à perda de estabilidade de seus limites. Quando um par de aglomerados se recombina, formam-se uma dúzia de partículas de luz, o que à mesma temperatura leva a uma diminuição da densidade da “substância da tempestade” e a uma violação das condições de existência do raio muito antes de a sua energia se esgotar.
A instabilidade da superfície começa a se desenvolver, os raios lançam pedaços de sua substância e parecem saltar de um lado para o outro. Os pedaços ejetados esfriam quase instantaneamente, como pequenos raios, e o grande raio esmagado encerra sua existência.
Mas outro mecanismo de sua decadência também é possível. Se, por algum motivo, a dissipação de calor piorar, o raio começará a aquecer. Ao mesmo tempo, o número de aglomerados com um pequeno número de moléculas de água na casca aumentará, eles se recombinarão mais rapidamente e aumentar ainda mais temperatura. O resultado é uma explosão.
Por que o raio esférico brilha?
Que fatos os cientistas deveriam conectar com uma única teoria para explicar a natureza dos raios esféricos?
Quando os aglomerados se recombinam, o calor liberado é rapidamente distribuído entre as moléculas mais frias.
Mas em algum momento, a temperatura do “volume” próximo às partículas recombinadas pode exceder a temperatura média da substância do raio em mais de 10 vezes.
Este “volume” brilha como gás aquecido a 10.000-15.000 graus. Existem relativamente poucos “pontos quentes” desse tipo, de modo que a substância do raio esférico permanece translúcida.
É claro que, do ponto de vista da teoria dos aglomerados, os relâmpagos esféricos podem aparecer com frequência. Para formar um raio com diâmetro de 20 cm, são necessários apenas alguns gramas de água e, durante uma tempestade, geralmente há bastante água. A água é mais frequentemente pulverizada no ar, mas em casos extremos, os raios esféricos podem “encontrá-la” na superfície da terra.
A propósito, como os elétrons são muito móveis, quando o raio se forma, alguns deles podem ser “perdidos”; o raio esférico como um todo ficará carregado (positivamente), e seu movimento será determinado pela distribuição do campo elétrico;
A carga elétrica residual ajuda a explicar propriedades interessantes dos raios esféricos, como sua capacidade de se mover contra o vento, ser atraído por objetos e pairar sobre lugares altos.
A cor do raio esférico é determinada não apenas pela energia das conchas de solvatação e pela temperatura dos “volumes” quentes, mas também pela composição química de sua substância. Sabe-se que se um raio esférico aparece quando um raio linear atinge fios de cobre, geralmente é colorido em azul ou cor verde- as “cores” usuais dos íons de cobre.
É bem possível que átomos metálicos excitados também possam formar aglomerados. O aparecimento de tais aglomerados “metálicos” poderia explicar alguns experimentos com descargas elétricas, que resultaram no aparecimento de bolas luminosas semelhantes a relâmpagos esféricos.
Pelo que foi dito, pode-se ter a impressão de que, graças à teoria dos clusters, o problema dos raios esféricos finalmente recebeu sua solução final. Mas não é assim.
Apesar de por trás da teoria dos clusters existirem cálculos, cálculos hidrodinâmicos de estabilidade, com a sua ajuda aparentemente foi possível compreender muitas das propriedades dos raios esféricos, seria um erro dizer que o mistério dos raios esféricos não existe mais .
Há apenas um traço, um detalhe para provar isso. Em sua história, V.K. Arsenyev menciona uma cauda fina saindo de um raio esférico. Até o momento não conseguimos explicar o motivo de sua ocorrência, nem mesmo o que é...
Como já mencionado, cerca de mil observações confiáveis de raios esféricos são descritas na literatura. É claro que isso não é muito. É óbvio que cada nova observação, quando analisada minuciosamente, permite obter informações interessantes sobre as propriedades dos raios esféricos e ajuda a testar a validade de uma ou outra teoria.
Portanto, é muito importante que o maior número possível de observações esteja disponível para os pesquisadores e que os próprios observadores participem ativamente no estudo dos raios esféricos. É exatamente para isso que visa o experimento Ball Lightning, que será discutido mais adiante.
Um dos fenômenos naturais mais surpreendentes e perigosos são os relâmpagos esféricos. Como se comportar e o que fazer ao conhecê-la, você aprenderá neste artigo.
O que é um raio esférico
Surpreendentemente, a ciência moderna tem dificuldade em responder a esta questão. Infelizmente, ninguém ainda foi capaz de analisar este fenómeno natural utilizando instrumentos científicos precisos. Todas as tentativas dos cientistas de recriá-lo em laboratório também falharam. Apesar de muitos dados históricos e relatos de testemunhas oculares, alguns pesquisadores negam completamente a própria existência desse fenômeno.
Aqueles que tiveram a sorte de sobreviver a um encontro com uma bola elétrica dão testemunhos conflitantes. Eles afirmam ter visto uma esfera de 10 a 20 cm de diâmetro, mas a descrevem de forma diferente. De acordo com uma versão, o raio esférico é quase transparente; os contornos dos objetos ao redor podem até ser vistos através dele; Segundo outro, sua cor varia do branco ao vermelho. Alguém diz que sentiu o calor vindo do raio. Outros não notaram nenhum calor dela, mesmo quando estavam próximos.
Os cientistas chineses tiveram a sorte de registrar raios esféricos usando espectrômetros. Embora esse momento tenha durado um segundo e meio, os pesquisadores conseguiram concluir que era diferente de um raio comum.
Onde aparece o raio esférico?
Como se comportar ao conhecê-la, pois uma bola de fogo pode aparecer em qualquer lugar. As circunstâncias de sua formação variam muito e é difícil encontrar um padrão definido. A maioria das pessoas pensa que os raios só podem ser encontrados durante ou após uma tempestade. No entanto, há muitas evidências de que apareceu em clima seco e sem nuvens. Também é impossível prever o local onde a bola elétrica pode se formar. Já houve casos em que surgiu de uma rede de tensão, de um tronco de árvore e até da parede de um prédio residencial. Testemunhas viram relâmpagos aparecerem sozinhos, encontraram-nos em áreas abertas e em ambientes fechados. Também na literatura são descritos casos em que um raio esférico ocorreu após um impacto normal.
Como se comportar
Se você tiver “sorte” de encontrar uma bola de fogo em uma área aberta, deverá seguir as regras básicas de comportamento nesta situação extrema.
- Tente afastar-se lentamente do local perigoso a uma distância considerável. Não dê as costas aos raios nem tente fugir deles.
- Se ela estiver perto e se movendo em sua direção, congele, estenda os braços para frente e prenda a respiração. Depois de alguns segundos ou minutos, a bola irá contorná-lo e desaparecer.
- Nunca jogue nenhum objeto nele, pois um raio explodirá se atingir alguma coisa.
Relâmpago esférico: como escapar se aparecer em casa?
Essa trama é a mais assustadora, pois uma pessoa despreparada pode entrar em pânico e cometer um erro fatal. Lembre-se de que a esfera elétrica reage a qualquer movimento do ar. Portanto, o conselho mais universal é permanecer quieto e calmo. O que mais você pode fazer se um raio atingir seu apartamento?
- O que fazer se acabar perto do seu rosto? Sopre na bola e ela voará para longe.
- Não toque em objetos de ferro.
- Congele, não faça movimentos bruscos e não tente escapar.
- Se houver uma entrada para uma sala adjacente próxima, tente refugiar-se nela. Mas não vire as costas ao raio e tente mover-se o mais lentamente possível.
- Não tente afastá-lo com nenhum objeto, caso contrário corre o risco de causar uma grande explosão. Nesse caso, você enfrenta consequências graves como parada cardíaca, queimaduras, ferimentos e perda de consciência.
Como ajudar a vítima
Lembre-se de que um raio pode causar ferimentos muito graves ou até a morte. Se você perceber que uma pessoa foi ferida pelo golpe, tome uma atitude urgente - leve-a para outro lugar e não tenha medo, pois não haverá mais carga em seu corpo. Deite-o no chão, embrulhe-o e chame uma ambulância. Em caso de parada cardíaca, aplique respiração artificial até a chegada dos médicos. Se a pessoa não estiver gravemente ferida, coloque uma toalha molhada na cabeça, dê-lhe dois comprimidos de analgin e gotas calmantes.
Como se proteger
Como se proteger de raios esféricos? O primeiro passo é tomar medidas para mantê-lo seguro durante uma tempestade normal. Lembre-se de que na maioria dos casos as pessoas sofrem choques elétricos ao ar livre ou em áreas rurais.
- Como escapar de um raio na floresta? Não se esconda sob árvores solitárias. Tente encontrar um bosque baixo ou vegetação rasteira. Lembre-se de que os raios raramente atingem árvores coníferas e bétulas.
- Não segure objetos metálicos (garfos, pás, armas, varas de pesca e guarda-chuvas) acima da cabeça.
- Não se esconda em um palheiro nem se deite no chão - é melhor agachar-se.
- Se uma tempestade pegar você em seu carro, pare e não toque em objetos metálicos. Lembre-se de abaixar a antena e afastar-se de árvores altas. Encoste na beira da estrada e evite entrar em postos de gasolina.
- Lembre-se de que muitas vezes uma tempestade ocorre contra o vento. O relâmpago esférico se move exatamente da mesma maneira.
- Como se comportar em casa e você deve se preocupar se estiver sob um teto? Infelizmente, um pára-raios e outros dispositivos não são capazes de ajudá-lo.
- Se você estiver na estepe, agache-se e tente não se elevar acima dos objetos ao redor. Você pode se abrigar em uma vala, mas saia assim que começar a encher de água.
- Se você estiver navegando em um barco, não se levante em hipótese alguma. Tente chegar à costa o mais rápido possível e afaste-se da água para uma distância segura.
- Remova suas joias e reserve.
- Desligue seu celular. Se funcionar, um raio esférico pode ser atraído pelo sinal.
- Como escapar de uma tempestade se você estiver na dacha? Feche as janelas e a chaminé. Ainda não se sabe se o vidro é uma barreira aos raios. No entanto, percebeu-se que ele penetra facilmente em qualquer rachadura, tomada ou aparelho elétrico.
- Se estiver em casa, feche as janelas e desligue os aparelhos elétricos, e não toque em nada de metal. Tente ficar longe de tomadas elétricas. Não faça ligações e desligue todas as antenas externas.
EXISTE RELÂMPAGO DE BOLA?
Ao longo da longa história de estudo de raios esféricos, o mais perguntas frequentes não houve dúvidas sobre como essa bola se forma ou quais são suas propriedades, embora esses problemas sejam bastante complexos. Mas na maioria das vezes a pergunta era feita: “Os raios esféricos realmente existem?” Este ceticismo persistente deve-se em grande parte às dificuldades encontradas na tentativa de estudar experimentalmente os raios esféricos usando os métodos existentes, bem como à falta de uma teoria que forneça uma explicação suficientemente completa ou mesmo satisfatória deste fenômeno.
Aqueles que negam a existência de raios esféricos explicam relatos sobre eles por meio de ilusões de ótica ou identificação errônea de outros corpos luminosos naturais com eles. Freqüentemente, os casos de possível aparecimento de raios esféricos são atribuídos a meteoros. Em alguns casos, os fenômenos descritos na literatura como relâmpagos esféricos aparentemente eram na verdade meteoros. No entanto, as trilhas de meteoros são quase invariavelmente observadas como linhas retas, enquanto a trajetória característica dos relâmpagos esféricos, ao contrário, é na maioria das vezes curva. Além disso, relâmpagos esféricos aparecem, com muito raras exceções, durante tempestades, enquanto meteoros foram observados sob tais condições apenas por acaso. Uma descarga atmosférica comum, cuja direção do canal coincide com a linha de visão do observador, pode parecer uma bola. Como resultado, pode ocorrer uma ilusão de ótica - a luz ofuscante do flash permanece no olho como uma imagem, mesmo quando o observador muda a direção da linha de visão. É por isso que foi sugerido que a imagem falsa da bola parece mover-se ao longo de uma trajetória complexa.
Na primeira discussão detalhada do problema dos relâmpagos esféricos, Arago (Dominique François Jean Arago, um físico e astrônomo francês que publicou o primeiro trabalho detalhado sobre relâmpagos esféricos na literatura científica mundial, resumindo as 30 observações de testemunhas oculares que ele coletou, que marcaram o início do estudo deste fenômeno natural) abordou esta questão. Além de uma série de observações aparentemente confiáveis, ele observou que um observador que vê a bola descendo lateralmente em um determinado ângulo não pode experimentar uma ilusão de ótica como a descrita acima. Os argumentos de Arago aparentemente pareceram bastante convincentes a Faraday: embora rejeitasse as teorias segundo as quais o raio esférico é uma descarga elétrica, ele enfatizou que não negava a existência dessas esferas.
50 anos após a publicação da revisão de Arago sobre o problema dos relâmpagos esféricos, foi novamente sugerido que a imagem de um relâmpago comum movendo-se diretamente em direção ao observador foi preservada por um longo tempo, e Lord Kelvin em 1888 em uma reunião da Associação Britânica para o Avanço da Ciência argumentou que o raio esférico é uma ilusão de ótica causada por luz brilhante. O fato de muitos relatórios citarem as mesmas dimensões do raio esférico foi atribuído ao fato de que essa ilusão estava associada a um ponto cego no olho.
Um debate entre defensores e oponentes desses pontos de vista ocorreu em uma reunião da Academia Francesa de Ciências em 1890. O tema de um dos relatórios apresentados à Academia foram as numerosas esferas luminosas que apareciam em tornados e se assemelhavam a relâmpagos esféricos. Essas esferas luminosas voavam para dentro das casas através de chaminés, faziam buracos redondos nas janelas e geralmente exibiam propriedades muito incomuns atribuídas aos raios esféricos. Após o relatório, um dos membros da Academia observou que as propriedades surpreendentes dos relâmpagos esféricos discutidas deveriam ser encaradas de forma crítica, uma vez que os observadores aparentemente foram vítimas de ilusões de ótica. Em acalorada discussão, as observações feitas por camponeses sem instrução foram declaradas indignas de atenção, após o que o ex-imperador do Brasil, membro estrangeiro da Academia, que estava presente na reunião, declarou que ele também tinha visto relâmpagos esféricos .
Muitos relatos de esferas luminosas naturais foram explicados pelo fato de que os observadores confundiram erroneamente as luzes de St. com relâmpagos esféricos. Elma. Luzes de S. Elma é uma área luminosa relativamente comumente observada, formada por uma descarga corona na extremidade de um objeto aterrado, como um poste. Eles ocorrem quando a intensidade do campo elétrico atmosférico aumenta significativamente, por exemplo, durante uma tempestade. Com campos particularmente fortes, que ocorrem frequentemente perto de picos de montanhas, esta forma de descarga pode ser observada em qualquer objeto elevado acima do solo e até mesmo nas mãos e cabeças das pessoas. No entanto, se considerarmos que as esferas móveis são as luzes de St. Elm, então devemos assumir que o campo elétrico se move continuamente de um objeto, desempenhando o papel de um eletrodo de descarga, para outro objeto semelhante. Eles tentaram explicar a mensagem de que tal bola estava se movendo sobre uma fileira de abetos, dizendo que uma nuvem com um campo associado a ela estava passando sobre essas árvores. Os defensores desta teoria consideraram as luzes de St. Elma e todas as outras bolas de luz se separaram de seu ponto de fixação original e voaram pelo ar. Como uma descarga corona requer necessariamente a presença de um eletrodo, a separação dessas bolas de uma ponta aterrada indica que estamos falando de algum outro fenômeno, talvez uma forma diferente de descarga. Existem vários relatos de bolas de fogo que inicialmente estavam localizadas em pontos que atuavam como eletrodos e depois se moviam livremente da maneira descrita acima.
Outros objetos luminosos foram observados na natureza, que às vezes eram confundidos com relâmpagos esféricos. Por exemplo, o noitibó é uma ave insetívora noturna, em cujas penas às vezes se fixam insetos podres e luminosos da cavidade em que nidifica, voa em zigue-zague acima do solo, engolindo insetos; de alguma distância, pode ser confundido com um raio esférico.
O fato de que, em qualquer caso, o raio esférico possa acabar sendo outra coisa é um argumento muito forte contra sua existência. Um importante pesquisador de correntes de alta tensão observou certa vez que, durante muitos anos observando tempestades e fotografando-as panorâmicamente, ele nunca tinha visto relâmpagos esféricos. Além disso, ao conversar com supostas testemunhas oculares de raios esféricos, este pesquisador sempre esteve convencido de que suas observações poderiam ter uma interpretação diferente e completamente justificada. O constante ressurgimento de tais argumentos enfatiza a importância de observações detalhadas e confiáveis de relâmpagos esféricos.
Na maioria das vezes, as observações nas quais se baseia o conhecimento sobre os raios esféricos têm sido questionadas porque essas bolas misteriosas foram vistas apenas por pessoas que não tinham nenhum treinamento científico. Esta opinião revelou-se completamente errada. O aparecimento de um raio esférico foi observado a uma distância de apenas algumas dezenas de metros por um cientista, funcionário de um laboratório alemão que estudava eletricidade atmosférica; relâmpagos também foram observados por um funcionário do Observatório Meteorológico Central de Tóquio. Os relâmpagos esféricos também foram testemunhados por um meteorologista, físicos, um químico, um paleontólogo, o diretor de um observatório meteorológico e vários geólogos. Entre cientistas de diversas especialidades, os relâmpagos esféricos eram vistos com mais frequência e os astrônomos relataram isso.
Em casos muito raros, quando um raio esférico apareceu, uma testemunha ocular conseguiu obter fotografias. Estas fotografias, bem como outras informações relativas aos relâmpagos esféricos, muitas vezes têm recebido atenção insuficiente.
A informação recolhida convenceu a maioria dos meteorologistas de que o seu cepticismo era infundado. Por outro lado, não há dúvida de que muitos cientistas que trabalham noutras áreas têm uma visão negativa, tanto devido ao cepticismo intuitivo como à indisponibilidade de dados sobre relâmpagos esféricos.
Um incidente da vida de Nicolau II: O último imperador russo, na presença de seu avô Alexandre II, observou um fenômeno que chamou de “bola de fogo”. Ele relembrou: “Quando meus pais estavam fora, meu avô e eu realizávamos um ritual vigília a noite toda na Igreja de Alexandria. Houve uma forte tempestade; parecia que os relâmpagos, um após o outro, estavam prontos para abalar a igreja e o mundo inteiro até os seus alicerces. De repente, escureceu completamente quando uma rajada de vento abriu os portões da igreja e apagou as velas em frente à iconóstase. Houve um trovão mais alto que o normal e vi uma bola de fogo voar pela janela. A bola (era um raio) circulou no chão, passou voando pelos candelabros e saiu voando pela porta do parque. Meu coração congelou de medo e olhei para meu avô - mas seu rosto estava completamente calmo. Ele se benzeu com a mesma calma de quando um raio passou por nós. Então pensei que estar assustado como estava era inapropriado e pouco masculino. Depois que a bola voou, olhei novamente para meu avô. Ele sorriu levemente e acenou para mim. Meu medo desapareceu e nunca mais tive medo de uma tempestade.” Um incidente da vida de Aleister Crowley: O famoso ocultista britânico Aleister Crowley falou de um fenômeno que ele chamou de "eletricidade na forma de uma bola" que observou em 1916 durante uma tempestade no Lago Pasconi, em New Hampshire. Refugiou-se num pequeno casa de campo, quando “com espanto silencioso notei que uma bola deslumbrante de fogo elétrico, de sete a quinze centímetros de diâmetro, parou a uma distância de quinze centímetros do meu joelho direito. Olhei para ele e de repente explodiu com um som agudo que não podia ser confundido com o que estava acontecendo lá fora: o barulho de uma tempestade, o som de granizo, ou riachos de água e o estalar de madeira. Minha mão estava mais próxima da bola e ela só sentiu um golpe fraco.” Caso na Índia: Em 30 de abril de 1877, um raio esférico atingiu o templo central de Amristar (Índia), Harmandir Sahib. Várias pessoas observaram o fenômeno até que a bola saiu da sala pela porta da frente. Este incidente está retratado no portão Darshani Deodi. Caso no Colorado: Em 22 de novembro de 1894, um raio esférico apareceu na cidade de Golden, Colorado (EUA), que durou um tempo inesperadamente longo. Conforme noticiou o jornal Globo de Ouro: “Na noite de segunda-feira um belo e estranho fenômeno pôde ser observado na cidade. Um vento forte aumentou e o ar parecia cheio de eletricidade. Aqueles que estavam perto da escola naquela noite puderam ver as bolas de fogo voando uma após a outra durante meia hora. Esse prédio abriga os dínamos elétricos daquela que é talvez a melhor usina de todo o Estado. Provavelmente na segunda-feira passada uma delegação chegou aos dínamos direto das nuvens. Definitivamente, esta visita foi um grande sucesso, assim como o jogo frenético que iniciaram juntos.” Caso na Austrália: Em julho de 1907, na costa oeste da Austrália, o farol do Cabo Naturaliste foi atingido por um raio esférico. O faroleiro Patrick Baird perdeu a consciência e o fenômeno foi descrito por sua filha Ethel. Relâmpagos em submarinos: Durante a Segunda Guerra Mundial, os submarinistas relataram repetida e consistentemente pequenos relâmpagos ocorrendo no espaço confinado de um submarino. Eles apareceram quando a bateria foi ligada, desligada ou conectada incorretamente, ou quando motores elétricos de alta indutância foram desconectados ou conectados incorretamente. As tentativas de reproduzir o fenômeno usando a bateria sobressalente de um submarino terminaram em fracasso e explosão. Caso na Suécia: Em 1944, no dia 6 de agosto, na cidade sueca de Uppsala, um raio esférico passou por uma janela fechada, deixando um buraco redondo com cerca de 5 cm de diâmetro. O fenômeno foi observado não só moradores locais– funcionou o sistema de rastreamento de raios da Universidade de Uppsala, criado no Departamento de Eletricidade e Estudos de Raios. Caso no Danúbio: Em 1954, o físico Tar Domokos observou relâmpagos durante uma forte tempestade. Ele descreveu o que viu com detalhes suficientes. “Aconteceu na Ilha Margaret, no Danúbio. Estava algo em torno de 25–27°C, o céu rapidamente ficou nublado e uma forte tempestade começou. Não havia nada por perto onde alguém pudesse se esconder; havia apenas um arbusto solitário, que era curvado pelo vento em direção ao solo. De repente, a cerca de 50 metros de mim, um raio atingiu o chão. Era um canal muito brilhante com 25–30 cm de diâmetro, exatamente perpendicular à superfície da Terra. Ficou escuro por cerca de dois segundos e então, a uma altura de 1,2 m, uma linda bola com um diâmetro de 30 a 40 cm apareceu a uma distância de 2,5 m do local do raio, de modo que este ponto de impacto. estava bem no meio entre a bola e o arbusto. A bola brilhou como um pequeno sol e girou no sentido anti-horário. O eixo de rotação era paralelo ao solo e perpendicular à linha “arbusto - local do impacto - bola”. A bola também tinha um ou dois redemoinhos vermelhos, mas não tão brilhantes que desapareceram após uma fração de segundo (~0,3 s). A própria bola moveu-se lentamente horizontalmente ao longo da mesma linha do arbusto. Suas cores eram claras e o brilho em si era constante em toda a superfície. Não houve mais rotação, o movimento ocorreu em altura e velocidade constantes. Não notei mais mudanças no tamanho. Cerca de mais três segundos se passaram - a bola desapareceu de repente, e de forma completamente silenciosa, embora devido ao barulho da tempestade eu pudesse não ter ouvido. Caso em Kazan: Em 2008, em Kazan, um raio esférico atingiu a janela de um trólebus. O condutor, por meio de uma máquina de verificação de passagens, jogou-a para o final da cabine, onde não havia passageiros, e poucos segundos depois ocorreu uma explosão. Havia 20 pessoas na cabine, ninguém ficou ferido. O trólebus estava com defeito, a máquina de verificação de passagens esquentou, ficou branca, mas continuou funcionando.
