Шаровые молнии, содержащие твердое или жидкое вещество

Со слов очевидца подробно описан инцидент, в котором шаровая молния оставила твердые фрагменты неизвестной природы. Лабораторными анализами установлено, что они в основном представляют собой соединения железа, кремния и кальция с кислородом. Кроме того, обнаружены алюминий, фосфор и титан. Полученные сведения о химическом составе изученного вещества хорошо согласуются с результатами оптической спектрометрии шаровой молнии, случайно зафиксированной в 2012 г. группой китайских ученых на Тибетском плато. Выделение особого класса шаровых молний, содержащих вещество в твердом или жидком агрегатном состоянии, возможно только при появлении новых аналогичных наблюдений и проведении соответствующих исследований.

Редкое и красивейшее явление, получившее в русском языке название «шаровая молния», поражает воображение людей с древнейших времен. Всех наблюдателей передвигающегося в воздухе светящегося образования можно условно разделить на три категории: неподготовленных, которых это явление застало врасплох; подготовленных – слабо владеющих научным методом и не владеющих специальными знаниями, но заранее ожидающих появления шаровой молнии; подготовленных – владеющих научным методом, специальными знаниями, аппаратурой и ожидающих встречу с шаровой молнией.

Наибольшее количество наблюдений шаровых молний производится именно неподготовленными людьми. Как правило, они испытывают сильнейший эмоциональный стресс и мало что могут сообщить (если вообще могут что-то сообщить), кроме размеров и цвета шара. На вопросы о звуках, запахах, тепловом излучении очевидцы отвечают весьма неуверенно. Наблюдения издалека хоть и более обстоятельны, но также слабо информативны. Зачастую к шаровым молниям ошибочно причисляют оптические иллюзии, вызванные спецификой зрительного восприятия [1, 2], и другие объекты, вплоть до козодоя (Caprimulgus) – ночной птицы, к перьям которой порой прилипают биолюминисцентные грибки (светящиеся гнилушки) от дупла, в котором она гнездится [3].

Третья категория наблюдателей готова встретить шаровую молнию и провести ряд измерений физических параметров, но сведений о получении в лабораторных условиях устойчивой на протяжении длительного времени шаровой молнии до сих пор нет, несмотря на более чем вековые попытки ее воспроизведения. Как отметила Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований РАН, «не желает она залетать в лаборатории ученых, оснащенные подобающими приборами» [4]. Один случай появления в лаборатории природной шаровой молнии все же зафиксирован, но, к сожалению, он привел к смерти профессора Г. У. Рихмана [5].

К занимающей промежуточное место второй и самой немногочисленной категории наблюдателей относятся исследователи-энтузиасты аномальных явлений, чьи сведения более полны. Их заслуга – большая работа по опросу населения, консолидация полученной информации, выявление мест частого наблюдения шаровых молний, а также проведение в таких местах примитивных экспериментов.

Поводом для написания данной статьи послужило стечение обстоятельств, при котором удалось объединить усилия всех трех категорий наблюдателей, а также сообщение очевидца об инциденте, произошедшем восемь лет назад. Полученная от него информация не поддается верификации, но, если все произошло именно так, как он сообщил, описание явления и полученные результаты представляют собой ценнейшие научные сведения. Тем не менее по указанным причинам желательно принять их с определенной долей скептицизма и без притязания на сенсационность.

Информация о событии поступила 10 июня 2019 г. непосредственно от очевидца Олега И., который прибыл в полевой лагерь Научного центра исследований (НЦИ) «Космопоиск» вблизи г. Новокубанска (Краснодарский край). С его слов, инцидент произошел в с. Гофицком (Лабинский р-н Краснодарского края) в 2011 г. События разворачивались весной или летом, примерно в 15–17 ч по московскому времени. Небо заволокло тучами, что создавало ощущение начала сумерек. Олег помогал знакомому загонять во двор баранов. Удерживая распахнутые наружу ворота, они смотрели в сторону возвышенностей на востоке по направлению к станице Отважной и оба заметили приближающийся издалека (около 500 м) светящийся шар. Он летел со стороны станицы Ахметовской (Лабинский р-н) над восточной частью с. Гофицкого параллельно реке Большая Лаба на высоте 7–10 м со скоростью 15–30 км/ч, т.е. значительно медленнее, чем при свободном падении. Траектория полета была прямолинейной, с некоторым наклоном к горизонту. Шар снижался. Наблюдение длилось несколько минут. Шар размером с баскетбольный мяч (диаметром около 25 см) и цвета раскаленного докрасна металла искрился, как костер, но пламя отсутствовало. Он приблизился к воротам, «просочился» через зазор между их рамой и опорой с петлями, изменив свою форму, подобно жидкому веществу. Затем шар целиком вышел с другой стороны ворот, принял прежнюю форму, пролетел еще примерно 1,5–2 м, приземлился на асфальтированную отмостку строения и с шипением сгорел. На воротах и на асфальте никаких следов воздействия не осталось. На месте приземления очевидцы обнаружили мелкие фрагменты, похожие на шлак. Они собрали все элементы, объем которых составил около 100 см³ (половина граненого стакана), что оказалось заметно меньше объема светящегося шара. Скорее всего, он был полым.

На остывающем ядре Олег заметил три симметрично расположенные выпуклости размером с половину горошины. На здоровье в день наблюдения он не жаловался. Стресс, переутомление или перегрев отсутствовали. Каких-либо подробностей поведения животных очевидец вспомнить не смог, но если бы у скота случился приступ панического страха, то, естественно, это бы запомнилось. Также Олег сообщил, что при подходе к остывающему шару он почувствовал выраженный запах, появляющийся при использовании огнива (когда для высечения искр ударяют кремнем о кресало) или при электросварке. Этот запах резко ощущался во дворе на протяжении нескольких дней.

Рис. 1. Образцы, предоставленные для исследований.

 

Очевидец передал нам на исследование собранные им кусочки (рис. 1). Непосредственно в полевых условиях мы при помощи профессионального дозиметра-радиометра РАДЭКС МКС-1009 произвели контроль мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма- и рентгеновского излучения, а также плотности потока бета-частиц. Отклонений значений МАЭД от естественного радиационного фона не обнаружилось, поток бета-частиц от исследуемых образцов также не был зафиксирован. Следует отметить, что в некоторых работах [6, 7] высказываются предположения о связанной с радиоактивными превращениями природе шаровой молнии, поэтому при обследовании мест происшествия подобные замеры будут не лишними.

Все переданные нам фрагменты обладали свойствами магнетиков. Они изменяли магнитное поле вокруг себя (заметно отклоняли стрелку компаса), а также сами вступали во взаимодействие с магнитным полем (притягивались к постоянному магниту). Материал крошился, а его поверхность была покрыта множественными трещинами.

Рис. 2. РЭМ-снимки поверхности и слоистого торца образца (вверху) и спектрограмма характеристических излучений (k-линии) химических элементов.

 

В лабораторных условиях образцы изучались методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) (рис. 2). В целом вещество состояло из оксида железа в сочетании с кремнием и кальцием, в резко подчиненном количестве отмечались C, Zn, Mg, Al, P, S, Cl, K и Ti. Структура материала была неоднородной. На поверхности наблюдались разнообразные кристаллы (рис. 3).

Рис. 3. РЭМ-снимки разных кристаллов, присутствующих на поверхности образца.

 

Детальный анализ был выполнен для сферического зерна диаметром в среднем 8,7 мкм (рис. 4, 5). Его химический состав представлен главным образом соединениями кислорода, кремния и алюминия, в подчиненном количестве калием и следовыми количествами магния и натрия.

Рис. 4. РЭМ-снимок сферического зерна (слева) и спектрограмма характеристических излучений (k-линии) химических элементов.

 

Рис. 5. Распределение химических элементов в сферическом зерне.

 

Кальций и железо отмечались вне данного объекта. Кроме того, был подробно исследован участок со скоплением мелких кристаллов различной формы (рис. 6, 7). Состав их разнообразен. Здесь над алюминием и фосфором преобладали соединения кислорода, кремния, железа и кальция. Отчетливо визуализировались зерна с титаном.

Рис. 6. РЭМ-снимок мелкофракционных кристаллов (слева) и спектрограмма характеристических излучений (k-линии) химических элементов.

 

Рис. 7. Распределение химических элементов в скоплении мелкофракционных кристаллов.

 

Полученные сведения о химическом составе фрагментов хорошо согласуются с результатами исследований группы китайских ученых, которые 23 июля 2012 г. при проведении оптической спектрометрии линейных молний на Тибетском плато зафиксировали оптическое излучение от шаровой молнии, случайным образом попавшей в поле действия аппаратуры [8]. Кроме того, авторы указанной работы спрогнозировали наличие алюминия и объяснили его отсутствие на спектрограммах. В наших образцах Al превосходно обнаруживается методом ЭДС.

Главным образом он сосредоточен в сферических зернах. Полученные нами данные во многом подтверждают работоспособность модели шаровой молнии, в которой энергия извлекается из медленно окисляющихся наночастиц кремния, распыляемых электрическим разрядом и образующих в дальнейшем волокнистую сеть [9]. Следует отметить, что после воздействия шаровой молнии на стекло энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией образцов было обнаружено обеднение участков кремнием и кальцием и обогащение кислородом [10].

Рассматриваемая нами шаровая молния классифицируется как фейерверочная [2]: она теряет вещество при движении, однако «внутреннее» движение в «пламени» отсутствует. Подобные случаи с фейерверочными молниями приводит И. П. Стаханов [1]:

– плыла, выбрасывая искры (случай №17);

– при прохождении через щель имела форму блина и уже потом в помещении приняла форму шара с «прыщеватой», мелкобугорчатой поверхностью, из бугорков с треском выскакивали искры (случай №38);

– шар упал на мостовую, рассыпая вокруг себя искры, и начал прыгать вдоль мостовой; после нескольких скачков распался на куски, которые тут же погасли (случай №66);

– поверхность шара неровная, вся покрытая вспучиваниями и бугорками, которые поочередно поднимались и опускались (случай №102).

Анализ существующих теоретических моделей шаровых молний показал, что большинство из них (а возможно, и все) предполагают плотность составляющего их вещества, сопоставимую с плотностью окружающей среды. Стаханов дает такое определение: «Шаровая молния скорее напоминает детский воздушный шарик, наполненный газом слегка тяжелее воздуха» [1]. Однако он замечает, что нередки случаи выброса материала с поверхности: «Вещество шаровой молнии разлетается при взрыве в виде мелких капель, аналогичных брызгам жидкости. Это было бы, конечно, невозможно для газоподобной среды». При взрыве разлет мелких раскаленных капель и осколков подтверждается множественными точечными обугливаниями древесины, выбоинами в стенах, неглубокими ранами и изрешечением синтетической одежды [1, случаи 5, 39, 58]. П. Н. Чирвинский описывал разрыв шаровой молнии 22 июня 1922 г., повлекший смерть человека: «У убитой за ухом оказалась дыра такой величины, что в нее входил указательный палец»¹.

Еще один уникальный случай произошел 19 июля 2003 г., когда шаровая молния размером с футбольный мяч влетела в жилище и взорвалась, оглушив очевидцев и рассыпав раскаленные шарики. При их анализе в Институте физики СО РАН (г. Красноярск) было установлено, что они представляли собой полые сферы из чистого железа диаметром 0,3–1,2 мм при толщине стенки около 10 мкм [11]. Подобные «конструкции» описываются в теории удержания вещества самосогласованным полем [7], когда плотность материала в гравитационных кластерах может не только увеличиваться от центра к поверхности, но и иметь внутри себя области, в которых она обращается в нуль. Это относится и к описанному нашим очевидцем предположительно полому остывающему шару.

Рассматриваемый нами инцидент, а также приведенные выше случаи выброса вещества указывают на то, что его плотность в объеме шаровой молнии может на порядки превосходить плотность окружающей среды. В некоторых источниках упоминаются «медленные болиды», или «брейдиты», имеющие вид метеоритов, но двигающиеся с очень малой скоростью [3, 12]. В трудах Р. Бойля приведено описание происшествия на корабле в 1681 г., схожего с нашим инцидентом: «После сильнейшего раската грома из туч на корабельную шлюпку упала пылающая масса, разбив ее на несколько частей. Масса горела, пока полностью не выгорела, испуская запах, походивший на запах пороха. Морякам не удалось ни затушить ее водой, ни сбросить в море баграми. Возможно, появление этой массы указывает на случайно совпавшее с бурей падение метеорита» [13]. Стаханов в своей книге [1] в случае №66 прямо указывает на то, что шаровая молния распалась на куски!

Здесь стоит сделать небольшое, но важное отступление. Одной из рабочих гипотез при идентификации полученных фрагментов было предположение об их метеоритном происхождении, в пользу чего свидетельствовало превалирующее содержание железа, наличие магнитных свойств и отсутствие каверн в материале. Соответствующая консультация была оказана сотрудниками лаборатории метеоритики Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН). Согласно выводам специалистов, отсутствие никеля в образцах свидетельствует о несостоятельности метеоритной гипотезы.

В свете идеи о шаровой молнии, которая содержит в себе значительное количество вещества, необходимо отметить несколько работ, в которых описывается научный поиск условий длительного существования плазмоидов в атмосфере с постановкой экспериментов [14] и с компьютерным моделированием [15, 16]. В них не только установлена возможность образования шаровых молний при высокой электрической активности в воздухе, насыщенном водяными парами, но и исследовано влияние мелкодисперсных примесей в объеме шара. Водяной пар препятствует горению, замедляя окисление веществ, но в то же время он способен взаимодействовать с нагретым углеродом или железом с образованием молекулярного водорода. Эксперименты с электродами различного состава показали, что железные электроды способны порождать белесые плазмоиды, медные – зеленоватые, алюминиевые – белые с красным отливом [14].

Наконец, самое главное: опыты по инжекции в тело плазмоида дополнительной дисперсной фазы путем нанесения на электрод суспензий (в том числе мелкодисперсного кремнезема, карбонильного железа, коллоидной суспензии Fe₃O₄, глины, почв и других природных веществ) показали, что аэрозоли коллоидного графита и мелкодисперсных оксидов железа не уменьшают время жизни плазмоида!

Рис. 8. Выгорание комля с выбросом грунта и фрагментами железистых пород. Фото Дмитрия Ситмбетова.

 

Интерес может представлять еще одно обстоятельство. Уже несколько десятилетий члены НЦИ «Космопоиск» проводят работы по исследованию повреждений деревьев в урочище Синяя Гора Жирновского р-на Волгоградской обл. Из-за частого появления здесь «летающих огней» местные жители называют урочище и прилегающую в радиусе нескольких километров территорию аномальной зоной. По частоте наблюдений таинственных огней это урочище можно сравнить с оз. Нонг-Кай возле р. Меконг в Таиланде, где этот феномен получил название «Огненные шары Наг». Упомянутые повреждения деревьев в урочище выглядят следующим образом: комель (основание) дерева выгорает, а на его месте обнаруживается радиальный вывал грунта с характерным присутствием «ржавых» железистых частиц и крупных фрагментов железосодержащих пород, отклоняющих стрелку компаса (рис. 8). Растительность вокруг вывала не несет следов низового пожара, а в спиле поваленных деревьев не обнаруживается канал прохождения линейной молнии. В других случаях присутствуют только локальные ожоги древесины или выжженные тропы на траве (рис. 9).

Рис. 9. Выжженная тропа и локальные ожоги стволов деревьев. Фото Дмитрия Ситмбетова.

 

Впервые гипотезу о связи таких повреждений с шаровой молнией высказал российский исследователь аномальных явлений, координатор объединения «Космопоиск» В. А. Чернобров (1965–2017). Особенность данной местности – значительное количество железосодержащих пород². Западнее урочища под десятисантиметровой толщей плодородного грунта обнаруживается твердый чугуноподобный «панцирь». Почва имеет характерный ржавый и кирпичный цвет. Железосодержащие крупицы легко и обильно сепарируются из грунта магнитом. Таким образом, в районе гряды существует повышенная концентрация соединений железа и кремния, которые могут быть компонентом шаровой молнии.

Сведения о деформации грунта в местах наблюдения шаровых молний приходят и из других регионов. В 1980 г. Тамара Викторовна П. и другие очевидцы в районе железнодорожной станции Осельки (Ленинградская обл.) наблюдали шаровую молнию с последующим ее разрывом. При осмотре места происшествия было обнаружено, что с двух сосен местами срезана кора, части которой разбросаны в радиусе 2–3 м. Под одной из этих сосен наблюдалось незначительное взрыхление и поднятие пласта земли с пожелтевшей травой (из архива «Космопоиска»).

Еще одно интересное явление электрической природы с подозрительно похожими сопутствующими эффектами было зафиксировано очевидцами. Видеозапись опубликована в Интернете 20 июня 2019 г. и доступна для просмотра³. На кадрах отчетливо видна аварийная ситуация, связанная с возникновением дугового разряда либо шаровой молнии возле изоляторов линии электропередачи. На 28-й секунде видеозаписи наблюдается мощный выброс грунта и пыли из-под одной из опор, он направлен строго вверх, к источнику свечения (рис. 10).

Рис. 10. Выброс грунта из-под опоры линий электропередачи во время наблюдения дугового разряда или шаровой молнии.

 

Следует отметить еще один немаловажный факт: обнаруженные в составе фрагментов Fe, O, Si, Ti, Ca, Mg, Al могут вступать в реакции с выделением колоссального количества тепловой энергии. Известны и промышленно применяются составы термитных смесей, в основе которых лежит реакция Fe₂O₃ с любым из металлов – Ti, Ca, Mg, Al или с Si [17, 18]. В свою очередь, тепловая энергия может расходоваться на иные протекающие в шаровых молниях процессы. Горение термитов схоже со многими наблюдаемыми особенностями шаровой молнии: искрением, резким запахом, невозможностью потушить водой, протеканием реакции как со взрывом, так и без него.

Рис. 11. Реконструкция наблюдения шаровой молнии. Рисунок Валентины Леонтьевой.

 

По мнению Дж. Барри, термин «шаровая молния» может объединять целый ряд не связанных между собой явлений различного физического происхождения [2]. На момент написания статьи природа полученных фрагментов остается неустановленной. Гипотеза о наличии в шаровой молнии вещества в твердом или жидком агрегатном состоянии – осторожная догадка, построенная на перечисленных доводах и странных совпадениях. Она требует появления новых подтверждающих наблюдений. В конце концов, нет ничего столь чудесного, чтобы оно не могло стать правдой.

Примечания

1. Чирвинский П. Н. Шаровые молнии // Природа. 1949. №6. С.14–20.

2. Петухов А. Б. Постигая тайны Земли и неба: заметки бывалого аномальщика. М., 2018.

3. https://youtu.be/QXYlKAw8zXQ

Автор статьи признателен В. Г. Сапогину за консультации в области кластерной теории зарядов и механизмов удержания вещества самосогласованным полем, сотруднику ГЕОХИ РАН Д. А. Садиленко и коллективу Института наноэлектроники и приборостроения Южного федерального университета за практическую помощь в исследовании фрагментов.

Литература

1. Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. М., 1985. [Stakhanov I.P. On the physical nature of ball lightning. Moscow, 1985. (In Russ.).]

2. Барри Дж. Шаровая молния и четочная молния. М., 1983. [Barry J.D. Ball lightning and Bead lightning. N.Y., 1980.]

3. Сингер С. Природа шаровой молнии. М., 1973. [Singer S. The nature of ball lightning. Moscow, 1973. (In Russ.).]

4. В защиту науки. Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований РАН. 2009; 5. [In defense of science. Commission for Combating Pseudoscience and Falsification of Scientific Research RAS. 2009; 5. (In Russ.).]

5. An account of the death of Mr.George William Richmann, Professor of Experimental Philosophy, a Member of the Imperial Academy of Sciences at Petersburg. Phil. Trans. Roy. Soc. 1755; 49: 61.

6. Altschuler M. D., House L. L., Hildner E. Is ball lightning a nuclear phenomenon? Nature. 1970; 228: 545.

7. Сапогин В. Г. Механизмы удержания вещества самосогласованным полем. Таганрог, 2000. [Sapogin V.G. Mechanisms of substance confinement by a self-consistent field. Taganrog, 2000. (In Russ.).]

8. Cen J., Yuan P., Xue S. Observation of the optical and spectral characteristics of ball lightning. Physical Review Letters. 2014; 112: 035001.

9. Abrahamson J., Dinniss J. Ball lightning caused by oxidation of nanoparticle networks from normal lightning strikes on soil. Nature. 2000; 403: 519–521.

10. Никитин А. И., Бычков В. Л., Величко А. М. и др. Анализ результатов воздействия шаровой молнии на оконное стекло. Электричество. 2001; (11): 45–50. [Nikitin A.I., Bychkov V.L., Velichko A.M. et al. Analysis of the results of the impact of ball lightning on window glass. Electrichestvo. 2001; (11): 45–50. (In Russ.).]

11. Громыко А. И. Новая информация о шаровой молнии — предпосылки к синтезу. Фундаментальные исследования. 2004; (6): 11–17. [Gromyko A.I. New information about ball lightning – prerequisites for synthesis. Basic Research. 2004; (6): 11–17. (In Russ.).]

12. Haidinger W. von. Elektrische Meteore am 20. October 1868 in Wien Beobachtet. Sitzber. Math. Naturwiss. 1968; 11(58): 761.

13. Boyle R. The Philosophical Works of Robert Boyle. V. III. L., 1738; 32.

14. Егоров А. И., Степанов С.И. Долгоживущие плазмоиды – аналоги шаровой молнии, возникающие во влажном воздухе. Журнал технической физики. 2002; 72(12): 102–104. [Egorov A.I., Stepanov S.I. Long-lived plasmoids in humid air as analogues of ball lightning. Technical Physics. 2002; 47(12): 1584–1586.]

15. Шевкунов С.В. Рассеяние радиоволн сантиметрового диапазона в ионизированном радиоактивным излучением газе. Формирование кластерной плазмы. ЖЭТФ. 2001; 119(3): 485–508. [Shevkunov S.V. Scattering of centimeter radiowaves in a gas ionized by radioactive radiation: Cluster plasma formation. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2001; 92: 420–440.]

16. Шевкунов С. В. Компьютерное моделирование молекулярных комплексов H₂O+(H₂O)n в условиях термических флуктуаций. Журнал общей химии. 2004; 74(10): 1585–1592. [Shevkunov S.V. Computer simulation of molecular complexes H₃O+(H₂O)n under condition of thermal fluctuations. Russian Journal of General Chemistry. 2004; 74 (10): 1471–1477.]

17. Малкин Б. В., Воробьев А. А. Термитная сварка. Мoscow, 1963. [Malkin B.V., Vorobiev A.A. Thermite welding. Moscow, 1963. (In Russ.).]

18. Кобяков В. П., Беликова А. Ф. Макро- и микроаспекты формирования продуктов в дисперсной системе Fe₂O₃–TiO₂–Al, горящей в режиме СВС. Физика горения и взрыва. 2006; 42(3): 79–88. [Kobyakov V.P., Belikova A.F. Macroscopic and microscopic aspects of product formation in the Fe₂O₃–TiO₂–Al disperse system burning in the SHS regime. Combustion, Explosin, and Shock Waves. 2006; 42(3): 317–325.]

Об авторе: Дьяков А. В., научный центр исследований в области экологии, астрономии и космонавтики «Космопоиск» (Таганрог, Россия).

Опубликовано: Дьяков А. В. Шаровые молнии, содержащие твердое или жидкое вещество // Природа. 2020. №9. С. 32–41. DOI:10.7868/S0032874X20090033. Статья на сайте проекта «Уфоком» пуликуется с разрешения редакции журнала.