Piorun kulisty: Zagadkowa kula ognia

Jeszcze sto lat temu wiedza o tym tajemniczym zjawisku była bardzo niewielka. W gruncie rzeczy zgodnie akceptowano jedynie fakt, że pioruny kuliste rzeczywiście istnieją. A przy tym trzeba było uważnie rozdzielić faktyczne relacje świadków od zmyślonych historii i legend.

Dopiero współczesnym badaczom udało się po raz pierwszy oszacować fizyczne parametry zjawiska, dzięki czemu mogli laboratoryjnie odtworzyć niesamowitą kulę ognia.

Można po tysiąckroć obserwować uderzenia zwykłych piorunów i ani razu nie zobaczyć świetlistej kuli. Udaje się to zaledwie jednemu człowiekowi na tysiąc. Co więcej, tylko niektórzy ze świadków są w stanie logicznie i  szczegółowo opowiedzieć o tym, co zobaczyli.

Analiza licznych obserwacji pozwoliła ustalić zdumiewający fakt. Okazało się, że piorun kulisty pojawia się minimum raz na 10 mocnych uderzeń typowych błyskawic liniowych.

Gdzie go zatem szukać? Na przykład burzom tropikalnym często towarzyszą swego rodzaju "sztormowe błyskawice", podczas których wyładowania następują po sobie praktycznie nieprzerwanie. Specjalne ekspedycje wysłane w tropiki z misją obserwacji owego zadziwiającego żywiołu nie zdołały jednak ustalić oznak masowego powstawania piorunów kulistych.

To kolejna - a jedna z bardzo wielu - zagadek dotyczących tego zjawiska. Być może trudność w jego zbadaniu wiąże się z tym, że człowiek nie jest wyposażony w organ reagujący na pole elektryczne. Z tego względu w czasie burzy ulewa oraz uderzenia typowych błyskawic maskują pojawienie się niezwykłego fenomenu.

Niekiedy piorun kulisty powstaje "u źródła" błyskawicy liniowej. Najczęściej świecąca kula wylatuje z gniazdek, urządzeń elektrycznych, odbiorników radiowych, telewizorów, telefonów, kaloryferów, a także innych przewodników prądu. W dziewięciu z dziesięć przypadków piorun przypomina kulę, na co zresztą wskazuje sama jego nazwa.

Tym niemniej czasem zdarzają się oryginalniejsze formy błyskawic, np. gruszka, wrzeciono, dysk, a nawet pierścień. Ruch świetlistej kuli najczęściej przypomina unoszenie się balonu. W takim stanie zawieszenia błyskawica może swobodnie poruszać się wraz z prądami powietrznymi, zmieniając kierunek pod wpływem otaczających ją pól elektrycznych. Ruchome pioruny potrafią osiadać i zastygać, zaś nieruchome odwrotnie - podrywać się z miejsca i pokonywać jakiś dystans.

Czasem wyjątkowo duży piorun kulisty rozpada się na kilka mniejszych świetlistych kul. Inną zdumiewającą właściwością tych błyskawic jest ich wyjątkowa zdolność do prześlizgiwania się przez najróżniejsze szczeliny i otwory. Podczas przedostawania się do wąskiej przestrzeni piorun może znacznie zmienić swój kształt, a następnie znów przybrać formę wyjściową - błyskawica jakby przenika przez przeszkody.

Wielu świadków opowiadało również o świetlistych kulach, które przechodziły przez ściany, szkło czy sklejkę. Czasem pozostawał po nich ślad koła z wytopionymi brzegami. Nierzadko zdarzało się, że piorun kulisty ze zręcznością doświadczonego szklarza wycinał w szybie krążek swojego rozmiaru, nie niszcząc przy tym pozostałej części okna. Istnieje wiele różnych wersji dotyczących koloru świetlistej kuli. Określa się go jako jaskrawobiały, jasnoniebieski lub granatowozielony, a nawet burobrązowy.

Ruchome błyskawice błyszczą czerwonawym światłem, z kolei nieruchome - oślepiająco białym. Zwykle dużo zależy od indywidualnej percepcji. Piorun kulisty wydaje najróżniejsze dźwięki: syczy, buczy, świszcze, wyje albo trzaska. Zazwyczaj po jego zniknięciu w pomieszczeniu przez pewien czas unosi się jeszcze niebieskawy dymek, który pachnie ozonem.

Informacje na temat oddziaływania piorunu ognistego na człowieka są sprzeczne. Istnieją liczne relacje, z których jasno wynika, iż może on spowodować głęboki lub, co gorsza, śmiertelny uraz. Ogólnie zetknięcie ze świetlistą kulą bardzo przypomina porażenie prądem. Siła wyładowania zależy nie tyle od samej błyskawicy, ile od wilgotności powietrza oraz ładunku elektrycznego otaczających przedmiotów.

Wystarczy wspomnieć o tragicznym zdarzeniu opisanym przez Michała Łomonosowa. Wraz ze swoim przyjacielem, członkiem akademii, Georgiem Wilhelmem Richmannem, zbudowali machinę "produkującą" gromy. Jej głównym elementem był nieuziemiony przewód pociągnięty na dach laboratorium Richmanna.

Podczas potężnej burzy wyleciała z niego ognista kula, która śmiertelnie poraziła naukowca. Na jego piersi zauważono jedynie maleńki czerwony punkt o granatowej obwódce. Poza tym od butów Richmanna odpadły całe podeszwy. Trzeba mieć na uwadze, że podczas spotkania ze świetlistą kulą właściwie nie obowiązują żadne zasady bezpieczeństwa.

Piorunochrony tylko w niewielkim stopniu uchronią nas przed tym zjawiskiem. Za realne zabezpieczenie można uznać "klatkę Faradaya" - uziemioną konstrukcję zbudowaną z siatki przewodzącej, samochód z zamkniętą kabiną lub po prostu suche pomieszczenie w budynku. Zresztą są to jedynie hipotetyczne zalecenia, ponieważ nikt jeszcze nie sprawdził w praktyce zabezpieczeń przeciw piorunom kulistym.

Badania ognistej kuli są unikalne z tego względu, że wspomnianego zjawiska nie da się wytłumaczyć w jeden, uznawany przez wszystkich, sposób. Właśnie dlatego naukowcy dążą do stworzenia sztucznego pioruna kulistego. Tak czy inaczej eksperymentatorzy będą musieli zmierzyć się z pytaniem: czy laboratoryjna kopia odzwierciedli charakter pioruna kulistego występującego w przyrodzie? Kiedyś sądzono, że zjawisko to jest szczególnym rodzajem wyładowania elektrycznego.

Potem pojawiły się koncepcje uznające je za... złudzenie optyczne, na które jakoby szczególnie podatne są osoby cierpiące na padaczkę. W końcu świetlistą kulę zaczęto utożsamiać z plazmą, czyli czwartym stanem skupienia materii, składającym się z  naładowanych jonów.

Autorem jednej z najbardziej oryginalnych hipotez dotyczących nietypowych błyskawic był wybitny fizyk Piotr Kapica. W 1955 roku uczony opublikował pracę O naturze pioruna kulistego. Pochodzenie ognistej kuli oraz wiele jej specyficznych właściwości Kapica tłumaczył powstawaniem krótkich fal radiowych w przestrzeni między chmurami burzowymi a powierzchnią ziemi.

Promieniowanie radiowe pojawiające się podczas wyładowań atmosferycznych w czasie burzy dodaje energii świetlistej kuli. Według teorii Kapicy piorun czasem toczy się po powierzchni różnych przedmiotów, nie pozostawiając przy tym żadnych śladów spalania, a niekiedy przenika w głąb pomieszczeń przez kominy, okna lub niewielkie szczeliny.

Wydaje się jednak, że od kilku lat znamy już dokładną odpowiedź na pytanie, jak powstają osiągające wielkość od kilku centymetrów do półtora metra pioruny kuliste. Wyniki badań laboratoryjnych sugerują, że są to chmury plazmy tworzące się z wody, krzemu i zjonizowanego powietrza po uderzeniu "normalnego" pioruna. Musi on jedynie trafić w miejsce, które spełnia odpowiednie warunki.

Potwierdziło to nagranie wideo wykonane w roku 2014 przez chińskich naukowców, którym udało się uchwycić kamerą trwające ok. sekundy niezwykłe zjawisko powstałe po trafieniu pioruna. Analiza spektralna filmu wykazała w świecącej kuli obecność krzemu, żelaza i wapnia. Czy już wkrótce zatem będziemy mogli przystąpić do ich laboratoryjnej produkcji? Czas pokaże...

Na zakończenie warto dodać, że obok piorunów liniowych czy kulistych w przyrodzie występują również dużo rzadsze fenomeny. Należą do nich m.in. błyskawice "rakietowe" oraz paciorkowe. Pierwszą z nich zaobserwowano dosłownie kilka razy. Trwała około 10 sekund i  wyglądała jak wyładowanie atmosferyczne narastające powoli pomiędzy obłokami.

Do równie rzadkich zjawisk zaliczany jest piorun paciorkowy, który znika już po mniej więcej sekundzie. Występuje on na tle chmur burzowych pod postacią świecących punktów. Jest jeszcze sprawa występujących na całym świecie dziwnych zjawisk świetlnych poprzedzających silne trzęsienia ziemi.

Obok piorunów liniowych czy kulistych w przyrodzie występują również dużo rzadsze fenomeny. Należą do nich m.in. błyskawice "rakietowe" oraz paciorkowe. Pierwszą z nich zaobserwowano dosłownie kilka razy

---

Często pozwalają one okolicznej ludności przygotować się do ucieczki z zagrożonego terenu. Istnieją "eksperci", którzy twierdzą, że mieniące się na biało lub żółto kule to sztucznie wygenerowana plazma, powstała w  wyniku działania ogromnych ilości promieniowania elektromagnetycznego pochodzącego z tajnej amerykańskiej placówki badawczej HAARP na Alasce.

W rzeczywistości jednak, gdy we wnętrzu Ziemi gigantyczne strumienie magmy powodują zderzenia płyt tektonicznych i napięcia w skałach tworzących płaszcz planety, strumienie energii jonizują tlen i przenikają w postaci plazmy na powierzchnię Ziemi, rozładowując się w atmosferze - co sprawia, że powietrze zaczyna się punktowo żarzyć. Tymczasem nauka poznała też różne zdarzenia z udziałem plazmy w zewnętrznych warstwach atmosfery. Zarejestrowane po raz pierwszy w roku 1989 zjawisko zwane czerwonym sprite’em (duszkiem) jest tylko jednym z nich.

Tworzące się na wysokości 70-90 kilometrów nad powierzchnią ziemi niezwykle malownicze widowisko to efekt jonizacji (rozgrzania poprzez tarcie lub zderzanie cząsteczek gazu do niezwykle wysokiej temperatury) oraz powstawania plazmy.

Z tym tak zwanym czwartym stanem skupienia materii związany jest też inny spektakl, który od czasu do czasu rozgrywa się nad naszymi głowami: zorza polarna. Świecenie przybierającej różne kolory oraz kształty aurora borealis jest wywołane przez jonizację atomów tlenu i azotu w wyniku zderzeń z szybkimi elektronami wnikającymi z kosmosu do naszej atmosfery, określanymi jako tzw. wiatr słoneczny.

Powstają w ten sposób chmury (czy też raczej wstęgi) rozgrzanego, świecącego gazu - a więc właśnie plazmy. To niezwykłe zjawisko świetlne można zaobserwować niekiedy także nad północnymi obszarami Polski. Ostatni raz zorza zaświeciła nad naszym krajem we wrześniu zeszłego roku. Czy zachwyci nas także podczas kolejnej zimy?