Naukowcom udało się wreszcie wyjaśnić, czym jest piorun kulisty, jedna z zagadek meteorologii

Piorun kulisty od zawsze spędza sen z powiek badaczom. Chociaż oficjalnie potwierdzono jego istnienie, to jednak długo nie udawało się wyjaśnić skąd się bierze. Od czasu upowszechnienia się smartfonów, które pozwalają robić zdjęcia i filmy w każdym miejscu i każdej chwili, coraz częściej udaje się ten osobliwy typ błyskawicy uwieczniać.

Pojawia się nagle, zwykle podczas lub tuż po burzy. Ma kształt płonącej kuli, mieni się jasnym światłem barwy czerwonej, pomarańczowej, żółtej lub białej. Rzadziej jest zielony lub błękitny.

Jest najczęściej wielkości brzoskwini lub piłki do koszykówki, choć obserwowano też takie o średnicy centymetra oraz kilku metrów. Rozpada się po kilku lub kilkudziesięciu sekundach. Czasem przy tym głośno grzmi, jak zwykły piorun, a czasem nic się nie dzieje, znika bez śladu. Zdarzało się, że wydzielał gryzący zapach, np. siarki.

Najdziwniejszy jest sposób, w jaki się porusza. Najczęściej leci poziomo nad ziemią, kilka metrów na sekundę, zachowując się inteligentnie. Lubi nagle i przypadkowo zmieniać kierunki, a zdarza się, że zastyga na krótki czas w miejscu.

Tajemnica wyjaśniona?

Jesteśmy krok bliżej odkrycia zagadki tego niezwykłego zjawiska, ponieważ naukowcy z Uniwersytetu Zhejiang Hangzhou oraz Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju w Chinach, po raz pierwszy tak szczegółowo opisali jak powstaje piorun kulisty.

Podstawą ich publikacji były intensywne badania nad piorunami, które prowadzili fizycy z Uniwersytetu w Lanzhou w prowincji Quinhai. Udało im się dostrzec, że po uderzeniu jednego z piorunów w ziemię po chwili wniosła się z niej spora, świetlna kula średnicy około 5 metrów, która przeleciała 15 metrów i po niecałych 15 sekundach kompletnie znikła.

Analiza właśnie tego widma wykazała, że piorun ten miał skład zbliżony bardzo do gruntu, z którego się wyłonił, zawierał on krzem, żelazo i wapń, dlatego potwierdzenie znalazła teoria mówiąca, że zjawisko to jest niczym innym jak kulą rozgrzanego gazu powstającą, gdy klasyczne wyładowanie atmosferyczne uderza w ziemię.

Fala uderzeniowa wypycha znajdujące się w glebie nanocząsteczki tlenku krzemu w powietrze, natomiast zawarty w glebie węgiel odbiera im tlen. Wobec tego otrzymujemy chmurę czystego krzemu, który w atmosferze ulega gwałtownemu spaleniu i to właśnie daje efekt świetlny.

Piorun kulisty? Fot. Niagara Mohawk Power Corporation.

Najnowsza publikacja na łamach pisma "Nature" wskazuje, że na dolnym krańcu zwyczajnej błyskawicy docierającej do ziemi powstaje wiązka elektronów, która wzbudza intensywne promieniowanie mikrofalowe. Jonizuje ona powietrze, zaś ciśnienie powstałe na skutek promieniowania uwalnia plazmę, która przybiera formę kulistą.

Naukowcy dysponowali 5 tysiącami relacji z obserwacji pioruna kulistego. Na ich podstawie wywnioskowano, że piorun kulisty żyje od 1 do 5 sekund, zazwyczaj ma średnicę od 20 do 50 centymetrów, porusza się poziomo z prędkością 2-3 metrów na sekundę oraz wydziela ostry zapach ozonu i tlenku azotu.

Towarzyszy mu dźwięk przypominający syk, dudnienie, stukanie lub szum, jednak nie jest on emitowany przez piorun, lecz jest skutkiem oddziaływania promieniowania mikrofalowego na tkankę skórną, która rozszerza się i przez to wysyła falę dźwiękową od czaszki do ucha wewnętrznego.

Piorun kulisty. Fot. Pixabay.com

Osoby, które zostają porażone przez piorun kulisty, doznają takich samych obrażeń, jak podczas porażenia zwykłą błyskawicą. Są to przede wszystkim szkody w układzie krwionośnym i nerwowym, głównie zawały serca, drętwienie kończyn, uczucie wewnętrznego gorąca i poparzenia skóry.

Odnotowano też przypadki eksplodowania kuli i uszkodzenia urządzeń elektronicznych i elektrycznych, co jest związane z działalnością promieniowania mikrofalowego. Pioruny te mogą iskrzyć, ponieważ jest to skutek wyrzutu naładowanych cząstek wzdłuż pola elektrycznego.

Opady deszczu i przesiąknięta nimi ziemia zwiększają prawdopodobieństwo powstania pioruna kulistego nawet o 60 procent. Połowa z naocznych obserwacji potwierdziła występowanie obfitych opadów tuż przed lub w trakcie pojawienia się kulistej błyskawicy.

Gdy tradycyjna błyskawica uderza np. w budynek lub samolot, to piorun kulisty może utworzyć się wewnątrz pomieszczenia lub przeniknąć przez szklaną szybę. Potwierdza to więc liczne relacje o wleceniu pioruna kulistego przez okno i przemieszczaniu się pod sufitem.

Piorun w laboratorium

Latem 2013 roku naukowcy z Akademii Sił Powietrznych USA w Kolorado stworzyli świecące kule plazmy z roztworu soli pobudzanego łukiem elektrycznym.

Piorun kulisty stworzony przez naukowców z Akademii Sił Powietrznych USA. Fot. YouTube.

Dzięki temu obiekt zbliżony do pioruna kulistego, opisywanego przez naocznych świadków, zdołał się utrzymać przez pół sekundy. Wcześniej badaczom również udawało się wytworzyć coś, co przypominało ten pogodowy fenomen, jednak nie trwało to dłużej niż jedną tysięczną sekundy.

Tysiące obserwacji na tle stuleci

Przypadki występowania piorunów kulistych notowano już setki lat temu, ale nigdy nie potrafiono ich wytłumaczyć. Prawdopodobnie pierwszą osobą, której udało się wytworzyć, przynajmniej namiastkę pioruna kulistego, był Nikola Tesla. Niestety nigdy owych eksperymentów z 1904 roku nie opisał.

Z kolei pierwszą obszerną publikację naukową na temat pioruna kulistego przedstawił François Arago, francuski matematyk, fizyk i astronom, co miało miejsce w 1838 roku.

Najsłynniejszy przypadek wystąpienia pioruna kulistego miał miejsce 26 lipca 1753 roku w Petersburgu w Rosji. Niemiecki fizyk Georg Wilhelm Richmann, który prowadził badania nad elektrycznością, próbował ściągnąć piorun za pomocą izolowanego pręta.

Ryciny ukazujące moment śmierci Georga Wilhelma Richmanna porażonego przez piorun kulisty. Fot. Wikipedia.

W trakcie eksperymentu Richmann miał zostać śmiertelnie uderzony piorunem kulistym w głowę, a na jego czole pojawił się charakterystyczny czerwony ślad. Buty fizyka dosłownie eksplodowały, a marynarka była nadpalona.

Piorun miał poczynić spore zniszczenia w laboratorium Richmanna, ponieważ wybuchając wyrwał drzwi z futryny. Wydarzenie to zostało uwiecznione na rycinie.

We wrześniu 2005 roku podczas potężnej ulewy w miejscowości Rijswijk, na południu Holandii, fotograf holenderskiej służby pogodowej widział piorun kulisty. Punktualnie o godzinie 15:19 podczas "oberwania chmury" piorun kulisty przeleciał bardzo nisko ponad ulicą na wysokości około 7 metrów. Zjawisko trwało zaledwie kilka sekund.

Piorun kulisty na ulicą w mieście Rijswijk w Holandii w 2005 roku. Fot. Pixabay.com

Latem 2011 roku aż dwukrotne pojawienie się pioruna kulistego odnotowano w Czechach. Energetyczna kula wpadła przez okno do dyspozytorni pogotowia ratunkowego w Libercu, a następnie przeleciała przez pomieszczenie, odbiła się od sufitu i rozładowała się na podłodze.

W tym czasie zniszczeniu uległ system komputerowy. Przez kilka godzin występowały poważne problemy z przyjmowaniem wezwań od telefonujących na numer alarmowy. Straty sięgały 40 tysięcy złotych.

Do podobnego przypadku doszło kilka tygodni wcześniej w kraju karlowarski na zachodzie Czech. Podczas gwałtownej burzy piorun kulisty przebił dach domu jednorodzinnego, a następnie po przelocie przez strych dostał się na drugie piętro. Drogę pioruna ustalono na podstawie pozostawionych przez niego kulistych, smolistych śladów na ścianach.

Przybyli na miejsce strażacy nie mieli żadnych wątpliwości, że to sprawka pioruna kulistego, ponieważ zwyczajne błyskawice tak charakterystycznych śladów po sobie nie zostawiają. Pożar, jaki wybuchł po przejściu pioruna kulistego, został szybko opanowany i nikomu z domowników nic się nie stało.

27 maja 2014 roku otrzymaliśmy zdjęcie od naszego czytelnika Łukasza, który najprawdopodobniej też stał się świadkiem pioruna kulistego nad Warszawą. Uwiecznił jasną kulę, która zwieszona w powietrzu nie ruszała przez kilka sekund w miejscu.

Piorun kulisty w Warszawie w maju 2014 roku. Fot. Łukasz / TwojaPogoda.pl

Piorun kulisty najpewniej widzieli też w lipcu 2017 roku mieszkańcy włoskiego Bergamo, położonego u stóp Alp Bergamskich. Około godziny 1:30 w nocy, podczas przechodzenia gwałtownej burzy, 2-3 metry nad wierzchołkami drzew na wzgórzu pojawiła się jasna kula.

Patrizia Lapatty Bersani, która uwieczniła ów zjawisko, powiedziała lokalnym mediom, że blask kuli zwiększał się i zmniejszał kilkukrotnie. W powietrzu dało się wyczuć intensywny zapach siarki. Rano po zjawisku nie było już śladu.

Piorun kulisty w Bergamo we Włoszech w lipcu 2017 roku. Fot. Patrizia Lapatty Bersani.

Publikacja chińskich naukowców rzuca nowe światło na tajemnicę piorunów kulistych. Czy uda się je ostatecznie wyjaśnić? Tego nie wiemy, bo ich pojawianie się jest niezmiernie rzadkim zjawiskiem, którego nie sposób w wystarczający sposób uwiecznić.

Źródło: TwojaPogoda.pl / Nature.