Los relámpagos en forma de bola son un fenómeno inexplicable descrito como objetos esféricos luminiscentes que varían desde el tamaño de un guisante hasta varios metros de diámetro. Aunque generalmente se asocian con tormentas eléctricas , se dice que los relámpagos en forma de bola duran considerablemente más que el destello de una fracción de segundo de un rayo , y son un fenómeno distinto del fuego de San Telmo .
Algunos informes del siglo XIX [1] [2] describen bolas que eventualmente explotan y dejan un olor a azufre. Las descripciones de los relámpagos en forma de bola aparecen en una variedad de relatos a lo largo de los siglos y han recibido la atención de los científicos . [3] En enero de 2014 se publicó un espectro óptico de lo que parece haber sido un evento de rayo en forma de bola e incluía un video a alta velocidad de fotogramas. [4] [5] Los experimentos de laboratorio han producido efectos que son visualmente similares a los informes de rayos esféricos, pero no está claro cómo estos se relacionan con el supuesto fenómeno. [6] [7]
Los científicos han propuesto una serie de hipótesis para explicar los informes de rayos esféricos a lo largo de los siglos, pero los datos científicos sobre los rayos esféricos siguen siendo escasos. La presunción de su existencia ha dependido de los avistamientos públicos informados, que han producido hallazgos inconsistentes. Debido a la falta de datos reproducibles , la existencia de un rayo esférico como fenómeno físico sigue sin demostrarse. [8] [ necesita actualización ]
Cuentas históricas
Relámpago de la bola se ha sugerido [ por quién? ] como posible fuente de leyendas que describen bolas luminosas, como la mitológica Anchimayen de la cultura mapuche argentina y chilena .
Según las investigaciones estadísticas de 1960, el 5% de la población de la Tierra había visto relámpagos en forma de bola. [9] [10] Otro estudio analizó informes de 10,000 casos. [9] [11]
Gran tormenta de Widecombe-in-the-Moor
Un relato temprano informa sobre la Gran Tormenta en una iglesia en Widecombe-in-the-Moor , Devon, en Inglaterra, el 21 de octubre de 1638. Cuatro personas murieron y aproximadamente 60 sufrieron heridas durante una tormenta severa. Los testigos describieron una bola de fuego de 8 pies (2,4 m) que golpeó y entró en la iglesia, casi destruyéndola. Grandes piedras de las paredes de la iglesia fueron arrojadas al suelo y a través de grandes vigas de madera. La bola de fuego supuestamente rompió los bancos y muchas ventanas, y llenó la iglesia con un olor a sulfuroso y humo oscuro y espeso.
Según los informes, la bola de fuego se dividió en dos segmentos, uno que salió por una ventana al abrirla y el otro desapareció en algún lugar dentro de la iglesia. Debido al olor a fuego y azufre, los contemporáneos explicaron la bola de fuego como "el diablo" o como las "llamas del infierno". Más tarde, algunos culparon de todo el incidente a dos personas que habían estado jugando a las cartas en los bancos durante el sermón, lo que provocó la ira de Dios. [1]
La Catalina y María
En diciembre de 1726, varios periódicos británicos imprimieron un extracto de una carta de John Howell del balandro Catherine and Mary :
Cuando estábamos atravesando el Golfo de Florida el 29 de agosto, una gran bola de fuego cayó del Elemento y partió nuestro mástil en Diez Mil Piezas, si fuera posible; dividir nuestra Viga Principal, también Tres Tablones del Lateral, Bajo el Agua y Tres de la Cubierta; mató a un hombre, a otro le llevaron la Mano de [ sic ], y si no hubiera sido por las violentas lluvias, nuestras Velas habrían sido de una Explosión de Fuego. [12] [13]
El Montesco
Un ejemplo particularmente grande fue reportado "bajo la autoridad del Dr. Gregory" en 1749:
El almirante Chambers a bordo del Montague , el 4 de noviembre de 1749, estaba haciendo una observación poco antes del mediodía ... observó una gran bola de fuego azul a unos cinco kilómetros [tres millas] de distancia de ellos. Inmediatamente bajaron sus gavias, pero se les acercó tan rápido que, antes de que pudieran levantar la amurada principal, observaron que la bola se elevaba casi perpendicularmente, y no por encima de cuarenta o cincuenta yardas [35 o 45 m] de las cadenas principales. cuando estalló con una explosión, tan grande como si se hubieran disparado cien cañones al mismo tiempo, dejando tras de sí un fuerte olor a sulfuro. Por esta explosión, el mástil principal se hizo añicos y el mástil principal cayó hasta la quilla.
Cinco hombres fueron derribados y uno de ellos muy magullado. Justo antes de la explosión, la bola parecía tener el tamaño de una gran piedra de molino. [2]
Georg Richmann
Un informe de 1753 relata un relámpago de bola letal cuando el profesor Georg Richmann de San Petersburgo , Rusia, construyó un aparato para volar cometas similar a la propuesta de Benjamin Franklin un año antes. Richmann asistía a una reunión de la Academia de Ciencias cuando escuchó un trueno y corrió a casa con su grabador para capturar el evento para la posteridad. Mientras el experimento estaba en marcha, apareció un rayo en forma de bola, viajó por la cuerda, golpeó la frente de Richmann y lo mató. La pelota había dejado una mancha roja en la frente de Richmann, sus zapatos estaban abiertos y su ropa estaba chamuscada. Su grabador quedó inconsciente. El marco de la puerta de la habitación se partió y la puerta se desprendió de sus bisagras. [14]
HMS Warren Hastings
Un diario inglés informó que durante una tormenta de 1809, aparecieron tres "bolas de fuego" y "atacaron" al barco británico HMS Warren Hastings . La tripulación vio descender una bola, matando a un hombre en cubierta y prendiendo fuego al mástil principal. Un tripulante salió a recuperar el cuerpo caído y fue golpeado por una segunda bola, que lo tiró hacia atrás y lo dejó con leves quemaduras. Un tercer hombre murió por contacto con la tercera bola. Los miembros de la tripulación informaron después de un olor a azufre persistente y repugnante. [15] [16]
Cervecero Ebenezer Cobham
Ebenezer Cobham Brewer , en su edición estadounidense de 1864 de A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar , analiza el "relámpago globular". Lo describe como bolas de fuego de movimiento lento o gas explosivo que a veces caen a la tierra o corren por el suelo durante una tormenta eléctrica. Dijo que las bolas a veces se parten en bolas más pequeñas y pueden explotar "como un cañón ". [17]
Wilfrid de Fonvielle
En su libro Thunder and Lightning , [18] traducido al inglés en 1875, el escritor científico francés Wilfrid de Fonvielle escribió que había habido alrededor de 150 informes de relámpagos globulares:
Los rayos globulares parecen sentirse particularmente atraídos por los metales; así buscará las barandillas de los balcones, o bien las tuberías de agua o gas, etc. No tiene un tinte peculiar propio, pero aparecerá de cualquier color, según sea el caso ... en Coethen, en el Ducado de Anhalt, parecía verde. M. Colón, vicepresidente de la Sociedad Geológica de París, vio descender lentamente del cielo una bola de relámpagos a lo largo de la corteza de un álamo; tan pronto como tocó la tierra volvió a rebotar y desapareció sin explotar. El 10 de septiembre de 1845 una bola de rayo entró en la cocina de una casa en el pueblo de Salagnac en el valle de Correze . Esta pelota rodó sin hacer daño a dos mujeres y un joven que estaban allí; pero al entrar en un establo contiguo explotó y mató a un cerdo que casualmente estaba encerrado allí y que, sin saber nada de las maravillas del trueno y el relámpago, se atrevió a olerlo de la manera más grosera e impropia.
El movimiento de tales bolas está lejos de ser muy rápido; incluso se ha observado que ocasionalmente se detienen en su curso, pero no son menos destructivas por todo eso. Una bola de relámpago que entró en la iglesia de Stralsund, al explotar, proyectó una serie de bolas que explotaron a su vez como proyectiles. [19]
Zar Nicolás II
El zar Nicolás II , el último emperador de Rusia, informó haber presenciado lo que llamó "una bola de fuego" mientras estaba en compañía de su abuelo, el emperador Alejandro II :
Una vez mis padres se fueron y yo estuve en la vigilia de toda la noche con mi abuelo en la pequeña iglesia de Alejandría . Durante el servicio hubo una poderosa tormenta, rayos de relámpagos destellaron uno tras otro, y parecía como si los truenos sacudieran incluso a la iglesia y al mundo entero hasta sus cimientos. De repente se hizo bastante oscuro, una ráfaga de viento de la puerta abierta apagó la llama de las velas que estaban encendidas frente al iconostasio , hubo un trueno largo, más fuerte que antes, y de repente vi una bola de fuego volando. desde la ventana directamente hacia la cabeza del Emperador. La bola (era de un rayo) giró por el suelo, luego pasó el candelabro y salió volando por la puerta hacia el parque. Mi corazón se congeló, miré a mi abuelo, su rostro estaba completamente tranquilo. Se santiguó con la misma tranquilidad que cuando la bola de fuego había volado cerca de nosotros, y sentí que era indecoroso y no valiente estar asustado como yo. Sentí que solo había que mirar lo que estaba pasando y creer en la misericordia de Dios, como él, mi abuelo, lo hizo. Después de que el baile pasó por toda la iglesia y de repente salió por la puerta, miré de nuevo a mi abuelo. Una leve sonrisa estaba en su rostro, y asintió con la cabeza hacia mí. Mi pánico desapareció y desde ese momento ya no tuve más miedo a las tormentas. [20]
Aleister Crowley
El ocultista británico Aleister Crowley informó haber presenciado lo que él denominó "electricidad globular" durante una tormenta en el lago Pasquaney [21] en New Hampshire , Estados Unidos, en 1916. Estaba protegido en una pequeña cabaña cuando, según sus propias palabras,
... noté, con lo que sólo puedo describir como un sereno asombro, que un deslumbrante globo de fuego eléctrico, aparentemente de entre seis y doce pulgadas [15 y 30 cm] de diámetro, estaba estacionario a unas seis pulgadas [15 cm] por debajo ya la derecha de mi rodilla derecha. Mientras lo miraba, explotó con un sonido agudo bastante imposible de confundir con la agitación continua de los relámpagos, truenos y granizo, o la del agua azotada y la madera rota que estaba creando un caos fuera de la cabaña. Sentí un golpe muy leve en el medio de mi mano derecha, que estaba más cerca del globo que cualquier otra parte de mi cuerpo. [22]
RC Jennison
Jennison, del Laboratorio de Electrónica de la Universidad de Kent , describió su propia observación de los rayos en forma de bola en un artículo publicado en Nature en 1969:
Estaba sentado cerca de la parte delantera de la cabina de pasajeros de un avión de pasajeros totalmente metálico (vuelo EA 539 de Eastern Airlines) en un vuelo nocturno de Nueva York a Washington. La aeronave se encontró con una tormenta eléctrica durante la cual fue envuelta en una repentina descarga eléctrica brillante y fuerte (0005 h EST, 19 de marzo de 1963). Unos segundos después de esto, una esfera brillante de poco más de 20 cm [8 pulgadas] de diámetro emergió de la cabina del piloto y pasó por el pasillo de la aeronave aproximadamente a 50 cm [20 pulgadas] de mí, manteniendo la misma altura y rumbo para el piloto. toda la distancia sobre la que se podía observar. [23]
Otras cuentas
- Willy Ley discutió un avistamiento en París el 5 de julio de 1852 "por el cual se presentaron declaraciones juradas en la Academia Francesa de Ciencias ". Durante una tormenta, un sastre que vivía junto a la iglesia de Val-de-Grâce vio una bola del tamaño de una cabeza humana salir de la chimenea. Voló alrededor de la habitación, volvió a entrar en la chimenea, explotó y destruyó la parte superior de la chimenea. [24]
- El 30 de abril de 1877, una bola de relámpagos entró en el Templo Dorado de Amritsar , India, y salió por una puerta lateral. Varias personas observaron la pelota y el incidente está inscrito en la pared frontal de Darshani Deodhi. [25]
- El 22 de noviembre de 1894 se produjo un caso inusualmente prolongado de relámpagos en forma de bola natural en Golden, Colorado , lo que sugiere que podría ser inducido artificialmente desde la atmósfera. El periódico Golden Globe informó:
Un fenómeno hermoso pero extraño se vio en esta ciudad el pasado lunes por la noche. El viento era fuerte y el aire parecía estar lleno de electricidad. Frente, arriba y alrededor del nuevo Salón de Ingeniería de la Escuela de Minas , bolas de fuego jugaron a la mancha durante media hora, para asombro y asombro de todos los que vieron la exhibición. En este edificio se encuentran las dinamos y los aparatos eléctricos de quizás la mejor planta eléctrica de su tamaño en el estado. Probablemente hubo una delegación de visita de las nubes a los cautivos de las dinamos el último lunes por la noche, y ciertamente tuvieron una buena visita y un trepidante juego de jugueteo. [26]
- El 22 de mayo de 1901 en la ciudad kazaja de Ouralsk en el Imperio ruso (ahora Oral, Kazajstán), "una bola de fuego deslumbrantemente brillante" descendió gradualmente del cielo durante una tormenta eléctrica y luego entró en una casa donde se habían refugiado 21 personas. "causó estragos en el apartamento, rompió la pared hacia una estufa en la habitación contigua, rompió el tubo de la estufa y se lo llevó con tanta violencia que se estrelló contra la pared opuesta y salió por la ventana rota". El incidente se informó en el Bulletin de la Société astronomique de France al año siguiente. [27] [28]
- En julio de 1907, un rayo en forma de bola cayó sobre el faro de Cape Naturaliste en Australia Occidental. El guardián del faro Patrick Baird estaba en la torre en ese momento y quedó inconsciente. Su hija Ethel grabó el evento. [29]
- Ley habló sobre otro incidente en Bischofswerda , Alemania. El 29 de abril de 1925, varios testigos vieron una pelota silenciosa aterrizar cerca de un cartero, moverse a lo largo de un cable telefónico hasta una escuela, derribar a un maestro usando un teléfono y perforar agujeros perfectamente redondos del tamaño de una moneda a través de un panel de vidrio. Se derritieron 210 m (700 pies) de alambre, varios postes telefónicos resultaron dañados, un cable subterráneo se rompió y varios trabajadores fueron arrojados al suelo pero ilesos. [24]
- Una primera referencia ficticia a un rayo en forma de bola aparece en un libro para niños ambientado en el siglo XIX por Laura Ingalls Wilder . [30] Los libros se consideran ficción histórica, pero la autora siempre insistió en que describían hechos reales de su vida. En la descripción de Wilder, aparecen tres bolas de rayos separadas durante una tormenta de nieve invernal cerca de una estufa de hierro fundido en la cocina de la familia. Se describen como apareciendo cerca de la chimenea, luego rodando por el suelo, solo para desaparecer cuando la madre ( Caroline Ingalls ) los persigue con una escoba de ramas de sauce. [31]
- Los pilotos de la Segunda Guerra Mundial (1939-1945) describieron un fenómeno inusual para el que se ha sugerido como explicación un rayo en forma de bola. Los pilotos vieron pequeñas bolas de luz que se movían en extrañas trayectorias, a las que se les denominó foo fighters . [24]
- Los submarinos de la Segunda Guerra Mundial dieron los relatos más frecuentes y consistentes de pequeños relámpagos en la confinada atmósfera submarina. Hay repetidos relatos de producción inadvertida de bolas explosivas flotantes cuando los bancos de baterías se activaron o desactivaron, especialmente si estaban mal conmutados o cuando los motores eléctricos altamente inductivos estaban mal conectados o desconectados. Un intento posterior de duplicar esas bolas con una batería submarina sobrante resultó en varias fallas y una explosión. [32]
- El 6 de agosto de 1944, una bola de relámpago atravesó una ventana cerrada en Uppsala , Suecia, dejando un agujero circular de unos 5 cm (2 pulgadas) de diámetro. El incidente fue presenciado por residentes en el área y fue registrado por un sistema de rastreo de rayos [33] en la División de Investigación de Electricidad y Rayos en la Universidad de Uppsala . [34]
- En 2005, ocurrió un incidente en Guernsey, donde un aparente impacto de un rayo en un avión provocó múltiples avistamientos de bolas de fuego en el suelo. [35]
- El 10 de julio de 2011, durante una poderosa tormenta, una bola de luz con una cola de dos metros (6 pies 7 pulgadas) atravesó una ventana hacia la sala de control de los servicios de emergencia locales en Liberec en la República Checa. La pelota rebotó de la ventana al techo, luego al piso y de regreso, donde rodó a lo largo de dos o tres metros. Luego cayó al suelo y desapareció. El personal presente en la sala de control estaba asustado, olía electricidad y cables quemados y pensaba que algo se estaba quemando. Las computadoras se congelaron (no fallaron) y todo el equipo de comunicaciones quedó fuera de servicio durante la noche hasta que los técnicos lo restablecieron. Aparte de los daños causados por la interrupción del equipo, solo se destruyó un monitor de computadora. [36]
- El 15 de diciembre de 2014, el vuelo BE-6780 (Saab 2000) en el Reino Unido experimentó un rayo de bola en la cabina delantera justo antes de que el rayo cayera en la nariz del avión. [37]
Caracteristicas
Las descripciones de los relámpagos en bola varían ampliamente. Se ha descrito como que se mueve hacia arriba y hacia abajo, de lado o en trayectorias impredecibles, flotando y moviéndose con o contra el viento; atraído, [38] no afectado o repelido por edificios, personas, automóviles y otros objetos. Algunos relatos lo describen como moverse a través de masas sólidas de madera o metal sin efecto, mientras que otros lo describen como destructivo y derritiendo o quemando esas sustancias. Su aparición también se ha relacionado con líneas eléctricas , [24] [39] altitudes de 300 m (1,000 pies) y más, y durante tormentas [24] y clima tranquilo. Los relámpagos en forma de bola se han descrito como llamas, filamentos o chispas transparentes , translúcidas , multicolores, uniformemente iluminadas, que irradian, con formas que varían entre esferas, óvalos, lágrimas, varillas o discos. [40]
La bola de relámpagos a menudo se identifica erróneamente como el fuego de San Telmo . Son fenómenos separados y distintos. [41]
Se ha informado que las bolas se dispersan de muchas maneras diferentes, como desaparecer repentinamente, disiparse gradualmente, ser absorbidas por un objeto, "estallar", explotar con fuerza o incluso explotar con fuerza, lo que a veces se considera dañino. [24] Los relatos también varían en cuanto a su supuesto peligro para los humanos, desde letales hasta inofensivos.
Una revisión de la literatura disponible publicada en 1972 [42] identificó las propiedades de un rayo de bola "típico", al tiempo que advierte contra la dependencia excesiva de los relatos de testigos presenciales:
- Con frecuencia aparecen casi simultáneamente con la descarga de rayos de nube a tierra.
- Generalmente son esféricos o en forma de pera con bordes difusos.
- Sus diámetros varían de 1 a 100 cm (0,4 a 40 pulgadas), más comúnmente de 10 a 20 cm (4 a 8 pulgadas)
- Su brillo corresponde aproximadamente al de una lámpara doméstica, por lo que se pueden ver claramente a la luz del día.
- Se ha observado una amplia gama de colores, siendo el rojo, naranja y amarillo los más comunes.
- La vida útil de cada evento es de un segundo a más de un minuto y el brillo permanece bastante constante durante ese tiempo.
- Tienden a moverse a unos pocos metros por segundo, con mayor frecuencia en dirección horizontal, pero también pueden moverse verticalmente, permanecer estacionarios o deambular erráticamente.
- Muchos se describen con movimiento de rotación.
- Es raro que los observadores reporten la sensación de calor, aunque en algunos casos la desaparición de la pelota va acompañada de la liberación de calor.
- Algunos muestran afinidad por los objetos metálicos y pueden moverse a lo largo de conductores como alambres o vallas metálicas.
- Algunos aparecen dentro de edificios que atraviesan puertas y ventanas cerradas.
- Algunos han aparecido dentro de aviones de metal y han entrado y salido sin causar daños.
- La desaparición de una pelota es generalmente rápida y puede ser silenciosa o explosiva.
- A menudo se informa de olores que se asemejan al ozono , azufre ardiente u óxidos de nitrógeno
Medidas directas de un rayo de bola natural
En enero de 2014, científicos de la Northwest Normal University en Lanzhou , China , publicaron los resultados de las grabaciones realizadas en julio de 2012 del espectro óptico de lo que se pensaba que era un rayo de bola natural producido por casualidad durante el estudio de un rayo ordinario entre nubes y tierra en el Meseta tibetana . [4] [43] A una distancia de 900 m (3000 pies), se hizo un total de 1,64 segundos de video digital del rayo esférico y su espectro, a partir de la formación del rayo esférico después de que el rayo ordinario golpeó el suelo, hasta la desintegración óptica del fenómeno. Se grabó video adicional con una cámara de alta velocidad (3000 cuadros / seg), que capturó solo los últimos 0.78 segundos del evento, debido a su limitada capacidad de grabación. Ambas cámaras estaban equipadas con espectrógrafos sin ranura . Los investigadores detectaron líneas de emisión de silicio atómico neutro , calcio , hierro , nitrógeno y oxígeno, en contraste con las líneas de emisión de nitrógeno principalmente ionizado en el espectro del rayo principal. El rayo en forma de bola viajó horizontalmente a través del cuadro de video a una velocidad promedio equivalente a 8,6 m / s (28 pies / s). Tenía un diámetro de 5 m (16 pies) y cubría una distancia de unos 15 m (49 pies) dentro de esos 1,64 s.
Se observaron oscilaciones en la intensidad de la luz y en la emisión de oxígeno y nitrógeno a una frecuencia de 100 hercios , posiblemente causadas por el campo electromagnético de la línea de transmisión de energía de alto voltaje de 50 Hz en las cercanías. A partir del espectro, se evaluó que la temperatura del rayo esférico era más baja que la temperatura del rayo principal (<15.000 a 30.000 K). Los datos observados son consistentes con la vaporización del suelo, así como con la sensibilidad del rayo esférico a los campos eléctricos . [4] [43]
Experimentos de laboratorio
Los científicos han intentado durante mucho tiempo producir rayos en forma de bola en experimentos de laboratorio. Si bien algunos experimentos han producido efectos que son visualmente similares a los informes de rayos de bolas naturales, aún no se ha determinado si existe alguna relación.
Según los informes, Nikola Tesla podía producir artificialmente bolas de 1,5 pulgadas (3,8 cm) y realizó algunas demostraciones de su habilidad, [44] pero estaba realmente interesado en voltajes y poderes más altos, y la transmisión remota de energía, por lo que las bolas que hizo eran solo una curiosidad. [45]
El International Committee on Ball Lightning (ICBL) celebró simposios regulares sobre el tema. Un grupo relacionado usa el nombre genérico "Plasmas no convencionales". [46] El último simposio de la ICBL se programó tentativamente para julio de 2012 en San Marcos, Texas, pero fue cancelado debido a la falta de resúmenes enviados. [47]
Microondas guiadas por ondas
Ohtsuki y Ofuruton [48] [49] describieron la producción de "bolas de fuego de plasma" por interferencia de microondas dentro de una cavidad cilíndrica llena de aire alimentada por una guía de ondas rectangular utilizando un oscilador de microondas de 2,45 GHz y 5 kW (potencia máxima).
Experimentos de descarga de agua
Algunos grupos científicos, incluido el Instituto Max Planck , han producido un efecto similar al de un rayo al descargar un condensador de alto voltaje en un tanque de agua. [50] [51]
Experimentos caseros con horno microondas
Muchos experimentos modernos implican el uso de un horno de microondas para producir pequeñas bolas brillantes que se elevan, a menudo denominadas bolas de plasma . Generalmente, los experimentos se llevan a cabo colocando una cerilla encendida o recientemente apagada u otro objeto pequeño en un horno microondas. La parte quemada del objeto se enciende en una gran bola de fuego, mientras que las "bolas de plasma" flotan cerca del techo de la cámara del horno. Algunos experimentos describen cubrir el fósforo con un frasco de vidrio invertido, que contiene tanto la llama como las bolas para que no dañen las paredes de la cámara. [52] (Un frasco de vidrio, sin embargo, eventualmente explota en lugar de simplemente causar pintura carbonizada o metal derretido, como sucede en el interior de un microondas). Experimentos de Eli Jerby y Vladimir Dikhtyar en Israel revelaron que las bolas de plasma de microondas están formadas por nanopartículas con un radio promedio de 25 nm (9,8 × 10 −7 pulgadas). El equipo israelí demostró el fenómeno con cobre, sales, agua y carbono. [53]
Experimentos de silicio
Los experimentos en 2007 involucraron obleas de silicio impactantes con electricidad, que vaporiza el silicio e induce la oxidación en los vapores. El efecto visual se puede describir como pequeños orbes brillantes y brillantes que ruedan alrededor de una superficie. Según se informa, dos científicos brasileños, Antonio Pavão y Gerson Paiva de la Universidad Federal de Pernambuco [54], han fabricado consistentemente pequeñas bolas de larga duración utilizando este método. [55] [56] Estos experimentos surgieron de la teoría de que los relámpagos en forma de bola son en realidad vapores de silicio oxidado (ver la hipótesis del silicio vaporizado , más adelante) .
Explicaciones científicas propuestas
En la actualidad, no existe una explicación ampliamente aceptada para el rayo esférico. Se han propuesto varias hipótesis desde que el médico e investigador eléctrico inglés William Snow Harris introdujo el fenómeno en el ámbito científico en 1843, [57] y el científico de la Academia francesa François Arago en 1855. [58]
Hipótesis del silicio vaporizado
Esta hipótesis sugiere que los relámpagos en forma de bola consisten en silicio vaporizado que se quema por oxidación. Los rayos que caen sobre el suelo de la Tierra podrían vaporizar la sílice que contiene y, de alguna manera, separar el oxígeno del dióxido de silicio, convirtiéndolo en vapor de silicio puro. A medida que se enfría, el silicio podría condensarse en un aerosol flotante, unido por su carga, brillando debido al calor del silicio que se recombina con el oxígeno . Una investigación experimental de este efecto, publicada en 2007, informó producir "bolas luminosas con una vida útil del orden de segundos" al evaporar silicio puro con un arco eléctrico. [56] [59] [60] Se han puesto a disposición videos y espectrógrafos de este experimento. [61] [62] Esta hipótesis obtuvo datos de apoyo significativos en 2014, cuando se publicaron los primeros espectros registrados de rayos de bolas naturales. [4] [43] Las formas teorizadas de almacenamiento de silicio en el suelo incluyen nanopartículas de Si, SiO y SiC . [63] Matthew Francis ha denominado a esto la "hipótesis del terrón de tierra", en la que el espectro de un rayo en forma de bola muestra que comparte la química con el suelo. [64]
Modelo de núcleo sólido cargado eléctricamente
En este modelo, se supone que un rayo en forma de bola tiene un núcleo sólido con carga positiva. De acuerdo con esta suposición subyacente, el núcleo está rodeado por una delgada capa de electrones con una carga casi igual en magnitud a la del núcleo. Existe un vacío entre el núcleo y la capa de electrones que contiene un campo electromagnético (EM) intenso , que es reflejado y guiado por la capa de electrones. El campo EM de microondas aplica una fuerza ponderomotriz (presión de radiación) a los electrones evitando que caigan al núcleo. [65] [66]
Hipótesis de la cavidad de microondas
Pyotr Kapitsa propuso que un rayo en forma de bola es una descarga luminosa impulsada por radiación de microondas que es guiada hacia la bola a lo largo de líneas de aire ionizado desde las nubes de rayos donde se produce. La bola sirve como una cavidad de microondas resonante, ajustando automáticamente su radio a la longitud de onda de la radiación de microondas para que se mantenga la resonancia. [67] [68]
La teoría de Handel Maser-Soliton del rayo en bola plantea la hipótesis de que la fuente de energía que genera el rayo en bola es un gran máser atmosférico (varios kilómetros cúbicos) . El rayo en forma de bola aparece como un cavitón de plasma en el plano antinodal de la radiación de microondas del máser. [69]
En 2017, investigadores de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China, propusieron que el brillo brillante de las bolas de rayos se crea cuando las microondas quedan atrapadas dentro de una burbuja de plasma. En la punta de un rayo que llega al suelo, se puede producir un grupo de electrones relativista cuando entra en contacto con la radiación de microondas. [70] Este último ioniza el aire local y la presión de la radiación evacua el plasma resultante, formando una burbuja de plasma esférica que atrapa de manera estable la radiación. Las microondas atrapadas dentro de la bola continúan generando plasma por un momento para mantener los destellos brillantes descritos en los relatos de los observadores. La bola finalmente se desvanece a medida que la radiación contenida dentro de la burbuja comienza a descomponerse y las microondas se descargan de la esfera. Las bolas de rayos pueden explotar dramáticamente a medida que la estructura se desestabiliza. La teoría podría explicar muchas de las extrañas características del rayo esférico. Por ejemplo, las microondas pueden atravesar el vidrio, lo que ayuda a explicar por qué se pueden formar bolas en el interior.
Hipótesis de solitón
Julio Rubinstein, [71] David Finkelstein y James R. Powell propusieron que un rayo en forma de bola es un incendio independiente de San Telmo (1964-1970). [ cita requerida ] El incendio de St. Elmo surge cuando un conductor afilado, como el mástil de un barco, amplifica el campo eléctrico atmosférico hasta su descomposición. Para un globo, el factor de amplificación es 3. Una bola libre de aire ionizado [ se necesita más explicación ] puede amplificar el campo ambiental tanto por su propia conductividad. Cuando esto mantiene la ionización, la bola es entonces un solitón en el flujo de electricidad atmosférica.
El cálculo de la teoría cinética de Powell encontró que el tamaño de la bola está determinado por el segundo coeficiente de Townsend (el camino libre medio de los electrones de conducción) cerca de la ruptura. Se encuentra que las descargas luminosas errantes ocurren dentro de ciertos hornos de microondas industriales y continúan brillando durante varios segundos después de que se apaga la energía. Los arcos extraídos de generadores de microondas de alta potencia y bajo voltaje también presentan resplandor. Powell midió sus espectros y descubrió que el resplandor posterior proviene principalmente de iones de NO metaestables , que son de larga duración a bajas temperaturas. Ocurrió en el aire y en el óxido nitroso, que poseen iones metaestables, y no en atmósferas de argón, dióxido de carbono o helio, que no los tienen.
Se desarrolló aún más el modelo de solitón de un rayo en forma de bola. [72] [73] [74] Se sugirió que un rayo de bola se basa en oscilaciones no lineales esféricamente simétricas de partículas cargadas en plasma - el análogo de un solitón espacial de Langmuir. [75] Estas oscilaciones se describieron tanto en enfoques clásicos [73] [74] como cuánticos [72] [76] . Se encontró que las oscilaciones de plasma más intensas ocurren en las regiones centrales de un rayo de bola. Se sugiere que los estados ligados de partículas cargadas que oscilan radialmente con giros opuestos - el análogo de los pares de Cooper - pueden aparecer dentro de un rayo de bola. [76] [77] Este fenómeno, a su vez, puede conducir a una fase superconductora en un rayo de bola. La idea de la superconductividad en un rayo de bola se consideró anteriormente. [78] [79] La posibilidad de la existencia de un rayo en forma de bola con un núcleo compuesto también se discutió en este modelo. [80]
Antisimetría de anillo de vórtice hidrodinámico
Una teoría que puede explicar el amplio espectro de evidencia observacional es la idea de la combustión dentro de la región de baja velocidad de la ruptura del vórtice esférico de un vórtice natural [ vago ] (por ejemplo, el ' vórtice esférico de Hill '). [81]
Hipótesis de la nanobatería
Oleg Meshcheryakov sugiere que los relámpagos en bola están hechos de nanopartículas compuestas o submicrométricas, cada partícula constituye una batería . Una descarga en la superficie pone en cortocircuito estas baterías, provocando una corriente que forma la bola. Su modelo se describe como un modelo de aerosol que explica todas las propiedades y procesos observables del rayo de bola. [82] [83]
Hipótesis del plasma flotante
El informe desclasificado del Proyecto Condign concluye que las formaciones de plasma cargadas flotantes similares a los relámpagos de bola están formadas por fenómenos físicos, eléctricos y magnéticos novedosos, y que estos plasmas cargados son capaces de ser transportados a velocidades enormes bajo la influencia y el equilibrio de cargas eléctricas en el mundo. atmósfera. Estos plasmas parecen originarse debido a más de un conjunto de condiciones climáticas y de carga eléctrica, cuya justificación científica es incompleta o no se comprende completamente. Una sugerencia es que los meteoritos que se rompen en la atmósfera y forman plasmas cargados en lugar de quemarse por completo o impactar como meteoritos podrían explicar algunos casos de los fenómenos, además de otros eventos atmosféricos desconocidos. [84]
Estimulación magnética transcraneal
Cooray y Cooray (2008) [85] afirmaron que las características de las alucinaciones que experimentan los pacientes que padecen ataques epilépticos en el lóbulo occipital son similares a las características observadas de un rayo esférico. El estudio también mostró que el campo magnético que cambia rápidamente de un relámpago cercano es lo suficientemente fuerte como para excitar las neuronas en el cerebro. Esto refuerza la posibilidad de una convulsión inducida por un rayo en el lóbulo occipital de una persona cercana a un rayo, estableciendo la conexión entre la alucinación epiléptica que imita una bola de rayos y las tormentas eléctricas.
Se ha demostrado que investigaciones más recientes con estimulación magnética transcraneal dan los mismos resultados de alucinaciones en el laboratorio (denominadas magnetofosfenos ), y se ha demostrado que estas condiciones ocurren en la naturaleza cerca de los rayos. [86] [87] Esta hipótesis no explica el daño físico observado causado por un rayo de bola o la observación simultánea de varios testigos. (Como mínimo, las observaciones diferirían sustancialmente) [ cita requerida ]
Los cálculos teóricos de los investigadores de la Universidad de Innsbruck sugieren que los campos magnéticos involucrados en ciertos tipos de rayos podrían potencialmente inducir alucinaciones visuales que se asemejan a un rayo en forma de bola. [86] Dichos campos, que se encuentran a distancias cercanas a un punto en el que se han producido múltiples rayos durante unos pocos segundos, pueden hacer que las neuronas en la corteza visual se disparen directamente , lo que resulta en magnetofosfenos (alucinaciones visuales inducidas magnéticamente). [88]
Concepto de materia de Rydberg
Manykin y col. han sugerido la materia atmosférica de Rydberg como una explicación de los fenómenos de rayos en forma de bola. [89] La materia de Rydberg es una forma condensada de átomos muy excitados en muchos aspectos similar a las gotitas de huecos de electrones en semiconductores. [90] [91] Sin embargo, a diferencia de las gotitas con huecos de electrones, la materia de Rydberg tiene una vida útil prolongada, de hasta horas. Este estado condensado excitado de la materia está respaldado por experimentos, principalmente de un grupo dirigido por Holmlid. [92] Es similar a un estado líquido o sólido de materia con una densidad extremadamente baja (similar a un gas). Los trozos de materia atmosférica de Rydberg pueden resultar de la condensación de átomos muy excitados que se forman por fenómenos eléctricos atmosféricos, principalmente debido a los rayos lineales. Sin embargo, la descomposición estimulada de las nubes de materia de Rydberg puede tomar la forma de una avalancha y, por lo tanto, aparecer como una explosión.
Hipótesis del vacío
Nikola Tesla (diciembre de 1899) teorizó que las bolas consisten en gas altamente enrarecido (pero caliente). [45]
Otras hipótesis
Se han propuesto varias otras hipótesis para explicar el rayo esférico:
- Hipótesis del dipolo eléctrico giratorio . Un artículo de 1976 de VG Endean postuló que el rayo esférico podría describirse como un vector de campo eléctrico que gira en la región de frecuencia de microondas . [93]
- Modelos de jarras de Leyden electrostáticas . Stanley Singer discutió (1971) este tipo de hipótesis y sugirió que el tiempo de recombinación eléctrica sería demasiado corto para las vidas de los relámpagos en forma de bola que a menudo se informan. [94]
- Smirnov propuso (1987) una hipótesis de aerogel fractal . [95]
- MI Zelikin propuso (2006) una explicación (con una base matemática rigurosa) basada en la hipótesis de la superconductividad del plasma [79] (ver también [76] [77] [78] ).
- HC Wu propuso (2016) que un rayo en forma de bola surge cuando un "grupo de electrones relativista" que se forma en la punta de un rayo excita una "radiación de microondas intensa" en determinadas condiciones. A medida que las microondas ionizan el aire circundante, su presión asociada puede entonces evacuar el plasma resultante para formar una burbuja que "atrapa de manera estable la radiación". [96]
- A. Meessen presentó una teoría en el Décimo Simposio Internacional sobre Ball Lightning (21 al 27 de junio de 2010, Kaliningrado, Rusia) que explica todas las propiedades conocidas de Ball Lightning en términos de oscilaciones colectivas de electrones libres. El caso más simple corresponde a oscilaciones radiales en una membrana plasmática esférica. Estas oscilaciones son sostenidas por amplificación paramétrica, resultante de la "inhalación" regular de partículas cargadas que están presentes en densidades más bajas en el aire ambiente. El rayo esférico se desvanece así por extinción silenciosa cuando la densidad disponible de partículas cargadas es demasiado baja, mientras que desaparece con una explosión fuerte y a veces muy violenta cuando esta densidad es demasiado alta. Las oscilaciones electrónicas también son posibles como ondas estacionarias en una bola de plasma o una membrana plasmática gruesa. Esto produce burbujas luminosas concéntricas. [97]
Ver también
- Luces fantasma atmosféricas
- Luces de montaña marrón
- Luz de terremoto
- Hitodama
- Luces marfa
- Bola de fuego naga
- Combustión humana espontánea
- Sprite (relámpago)
- Fuego fatuo
Referencias
Notas
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Otras lecturas
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