Mi a gömbvillám?

Mi a gömbvillám?

Becslések szerint a népességnek csak 1 százaléka látott életében gömbvillámot. A középkor óta említik ezt a jelenséget, mint a viharok ritka kísérőjét. Keletkezése és mibenléte még mindig rejtély a tudomány számára, habár már 150 éve próbálják megfejteni. Most két új-zélandi kutató, J. Abrahamson és J. Dinniss érdekes elméletet dolgozott ki a gömbvillámok keletkezéséről. Munkájuk során csak elbeszélésekre tudtak támaszkodni, laboratóriumi körülmények között ugyanis eddig még nem sikerült gömbvillámot előállítani. Véleményük szerint ez a jelenség nem más, mint vattacukorszerű, izzó szilíciumgömb, amely akkor keletkezik, amikor egy villám belecsap a földbe. A hatalmas áramerősség és a keletkező hő hatására a föld szilícium-dioxid-tartalma alkotóelemeire bomlik, és a szilíciumionok ritkás gömb alakot vesznek föl.
A több ezer beszámoló alapján a gömbvillám fehér vagy sárgás fényű, nem fényesebb egy 100 wattos izzónál, kiterjedése egy golflabda és egy strandlabda mérete között változik. A szemtanúk elmondása szerint átlagosan 15 másodpercig látható, és robbanásszerűen vagy fény- és hangjelenség nélkül tűnik el. A gömbvillám úszik a föld közelében, mozgásirányát látszólag nem befolyásolja a szél. Megfigyelték, hogy a földnek ütközve visszapattan, elektromos tér hatására pedig eltérül.

A korábbi modellek szerint a gömbvillám izzó plazmagömb, amelyet kémiai égés vagy nukleáris folyamat táplál. Az elképzelések egyike sem tudott azonban minden megfigyelt jelenségre magyarázatot adni. Abrahamson és Dinniss modellje viszont minden eddigi megfigyelést megmagyaráz. A kutatók kiindulópontja a félvezetőipar egyik művelete volt, amelyben nagy áramerősséggel tiszta szilíciumot állítanak elő szilícium-dioxid és szén (SiO2 és C) keverékéből. Kimutatták, hogy más keverékarány, és több mint 3000 kelvines hőmérséklet hatására a természetben is lejátszódhat a folyamat. Többféle talajt elemezve rájöttek, hogy néhol éppen a megadott tartományba esik a SiO2/C arány. A keletkezett szilíciumionok hőmérséklete gyorsan csökken, és nanorészecskékké kondenzálódnak, amelyek a vattacukorhoz hasonló hálózatot alkotnak. Az új-zélandiak természetesen megpróbáltak laboratóriumban gömbvillámot létrehozni, de csak az említett nanorészecskeláncokig jutottak. A sikertelen kísérlet ellenére a modell jól magyarázza a gömbvillám úszó mozgását, a gömbök méretét és az elektromos tér hatását.
A jelenség fényereje, élettartama és megszűnése a hőtartalommal magyarázható. Az élettartam a gömb kialakulása és a szilícium gyors újraoxidációja között eltelt idő. Eközben megy végbe a lehűlés és a részecskék kondenzációja. Kisebb kiindulási hőmérséklet esetén tovább tart a jelenség. A teljes oxidációt gátolja a felületen kialakuló oxidréteg. Az elmondások alapján a kutatók 1,2 és 14 watt közötti fényességet tételeznek föl a látható fény intervallumában. Ha a középpont hőmérséklete viszonylag alacsony, akkor csak az élettartam vége felé kezd látható fénnyel világítani. Ez jól magyarázza azt az állapotot, hogy csak másodpercekkel a villámlás után jelenik meg a gömbvillám.
Az új modell előnye, hogy a megfigyelt jelenségek mindegyikét kielégítően magyarázza. A későbbiekben az említett fizikai és kémiai folyamatok adott körülmények közötti lezajlását kell vizsgálni, hogy megerősítsék vagy cáfolják a modellt.

Nature