Kuglasta munja

Svjetleća kugla veličine lopte ulazi kroz zatvoreni prozor, lebdi sobom nekoliko sekundi i nestane uz prasak. Takve su priče stoljećima smatrane izmišljotinom, a prva znanstvena snimka nastala je tek 2012.

Ukratko

  • Kuglasta munja je svjetleća kugla, najčešće veličine 10 do 20 centimetara, koja se ponekad pojavljuje za grmljavinskog nevremena i traje od sekunde do više od minute.
  • Opisuju je tisuće svjedoka kroz stoljeća, ali je zbog rijetkosti dugo bila gotovo nemoguće proučavati.
  • Kineski istraživači su 2012. slučajno snimili kuglastu munju i njezin spektar, koji je pokazao silicij, željezo i kalcij iz tla.
  • Postoji više teorija, od gorućih para silicija do mikrovalova zarobljenih u plazmi, a neki opisi možda su samo privid izazvan magnetskim poljem munje.

Obična munja traje djelić sekunde. Kuglasta munja, kako je opisuju svjedoci, ponaša se posve drukčije. Svijetli otprilike kao kućna žarulja, pa se vidi i danju. Najčešće je crvena, narančasta ili žuta, kreće se brzinom od nekoliko metara u sekundi, ponekad vodoravno, ponekad lebdi na mjestu. Ulazi u kuće kroz dimnjake, vrata i prozore, kreće se uz žice i ograde, a nestaje tiho ili uz prasak. Svjedoci često spominju miris ozona ili sumpora.

Te osobine zvuče kao opis nečega što ne bi trebalo postojati. Zato su znanstvenici dugo sumnjali u sve priče o kuglastoj munji.

Oluja u Widecombeu

Jedan od najpoznatijih starih zapisa potječe iz Engleske. Dana 21. listopada 1638., za strašnog nevremena, u crkvu u selu Widecombe-in-the-Moor u Devonu, prema svjedocima, ušla je vatrena kugla promjera oko dva i pol metra. Četvero ljudi poginulo je, a šezdesetak ih je ozlijeđeno. Kamenje iz zidova crkve razbacano je naokolo. Iz takvih opisa ne može se pouzdano reći je li riječ o kuglastoj munji ili o udaru obične munje, ali zapis se i danas navodi u pregledima.

Smrt u Sankt Peterburgu

Godine 1753. fizičar Georg Wilhelm Richmann u Sankt Peterburgu proučavao je elektricitet oluje uređajem nalik onome koji je godinu dana ranije predložio Benjamin Franklin. Prema izvješću, kugla svjetlosti spustila se niz uređaj i pogodila ga u čelo. Richmann je ubijen, a njegov graver, koji je bio s njim, onesviješten je. Okvir vrata je napukao, a vrata su izbijena iz šarki.

Tisuće svjedoka

Opisa ima iz cijelog svijeta. Posljednji ruski car Nikolaj II. pričao je da je kao dijete u crkvi, uz djeda Aleksandra II., vidio vatrenu kuglu. Britanski fizičar Roger Jennison opisao je 1969. u časopisu Nature kako je u ožujku 1963., u putničkom zrakoplovu na noćnom letu iz New Yorka za Washington, nakon udara munje vidio svjetleću kuglu promjera nešto većeg od dvadeset centimetara kako prolazi kabinom. Anketa provedena 1960. među zaposlenicima laboratorija u Oak Ridgeu u SAD-u pokazala je da je kuglastu munju vidjelo oko pet posto ispitanika.

Ponekad ostane i trag. U kolovozu 1994. u švedskoj Uppsali, nekoliko dana nakon nevremena, na zatvorenom prozoru pronađena je okrugla rupa promjera oko pet centimetara, za koju se vjeruje da ju je napravila kuglasta munja.

Svjedočanstva su dakle brojna, ali znanost traži mjerenja. A kuglastu munju nitko nije mogao pozvati u laboratorij.

Snimka s Tibetanske visoravni

Prilika je došla slučajno. U srpnju 2012. kineski istraživači sa Sveučilišta Northwest Normal u Lanzhouu snimali su obične munje na Tibetanskoj visoravni. Nakon što je munja udarila u tlo, kamere opremljene spektrografima snimile su svjetleću kuglu na udaljenosti od oko 900 metara. Kugla je trajala 1,64 sekunde, kretala se vodoravno brzinom od oko 8,6 metara u sekundi i prešla oko 15 metara.

Najvažniji je bio spektar. U svjetlosti kugle istraživači su prepoznali linije silicija, željeza i kalcija, elemenata kojih ima u tlu, a ne u zraku. Rezultate su objavili 2014. u časopisu Physical Review Letters. Ti su podaci u skladu s jednom od vodećih teorija.

Silicij, mikrovalovi ili privid

Prema teoriji koju su 2000. u časopisu Nature objavili novozelandski istraživači John Abrahamson i James Dinniss, udar munje u tlo isparava silicij iz zemlje. Pare se hlade u mrežu sitnih čestica koja lebdi u zraku i polako izgara, pa svijetli sve dok se ne potroši. Brazilski fizičari Gerson Paiva i Antonio Pavão 2007. su električnim pražnjenjem u pločicama silicija u laboratoriju stvorili male svjetleće kugle koje se kotrljaju po podlozi.

Ruski fizičar i nobelovac Pjotr Kapica predložio je drukčije objašnjenje: kugla bi bila izboj koji održavaju mikrovalovi iz oblaka. Izraelski istraživači Vladimir Dikhtyar i Eli Jerby 2006. lokaliziranim su mikrovalovima izvukli iz rastaljenog materijala vatrene kugle u zraku, a slične kugle mogu se stvoriti i u kućnoj mikrovalnoj pećnici.

Postoji i treća mogućnost. Fizičari Peer i Kendl sa Sveučilišta u Innsbrucku izračunali su 2010. da snažno magnetsko polje kod niza uzastopnih udara munje može u mozgu obližnjeg promatrača izazvati privid svjetlosti. Takva bi kugla postojala samo u očima svjedoka. To bi moglo objasniti neke opise, ali ne i snimke ni tragove na prozorima.

Zašto je tajna još otvorena

Laboratorijske kugle traju sekundu ili kraće, a svjedoci opisuju kugle koje traju i više od minute i prolaze kroz staklo. Snimka iz 2012. za sada je usamljena. Moguće je i da se pod istim imenom kriju dvije ili više različitih pojava. Kuglasta munja zato ostaje jedna od rijetkih svakodnevnih vremenskih pojava koju znanost još nije do kraja objasnila.

Kronologija

  1. 21. listopada 1638.: Za oluje u crkvu u Widecombe-in-the-Moor ulazi, prema svjedocima, vatrena kugla.
  2. 1753.: Georg Wilhelm Richmann pogiba u Sankt Peterburgu tijekom pokusa s elektricitetom oluje.
  3. 1886.: U knjizi The Aerial World objavljena je ilustracija vatrene kugle u sobi.
  4. 1960.: Anketa u Oak Ridgeu pokazuje da je oko pet posto ispitanika vidjelo kuglastu munju.
  5. Ožujak 1963.: Roger Jennison vidi kuglastu munju u putničkom zrakoplovu, a opisuje je 1969. u časopisu Nature.
  6. 2000.: Abrahamson i Dinniss u Natureu objavljuju teoriju o isparenom siliciju.
  7. 2006.: Dikhtyar i Jerby mikrovalovima stvaraju vatrene kugle u laboratoriju.
  8. 2007.: Brazilski fizičari stvaraju svjetleće kugle iz silicija.
  9. Srpanj 2012.: Kineski istraživači snimaju kuglastu munju i njezin spektar na Tibetanskoj visoravni.
  10. 2014.: Rezultati snimanja objavljeni su u Physical Review Letters.

Ključne osobe

  • Georg Wilhelm Richmann: Fizičar u Sankt Peterburgu koji je 1753. poginuo tijekom pokusa s elektricitetom oluje.
  • Pjotr Kapica: Ruski fizičar koji je kuglastu munju objašnjavao mikrovalovima.
  • John Abrahamson: Novozelandski istraživač, suautor teorije o isparenom siliciju.
  • Jianyong Cen: Kineski fizičar, prvi autor rada o snimci kuglaste munje iz 2012.
  • Eli Jerby: Izraelski inženjer koji je mikrovalovima stvarao vatrene kugle u laboratoriju.

Što se zna

  1. Svjedoci kuglastu munju opisuju kao svjetleću kuglu promjera najčešće 10 do 20 centimetara, koja traje od sekunde do više od minute.
  2. Godine 2012. kineski istraživači snimili su kuglastu munju i njezin spektar s udaljenosti od oko 900 metara.
  3. U spektru su pronađene linije silicija, željeza i kalcija, elemenata iz tla.
  4. U laboratoriju su stvorene svjetleće kugle iz silicija i mikrovalovima, ali kraćeg trajanja od opisanih.
  5. Izračuni pokazuju da magnetsko polje uzastopnih udara munje može izazvati privid svjetlosti u mozgu.

Otvorena pitanja

  • Što kuglastoj munji daje energiju da svijetli i do minute?
  • Kako kugla može proći kroz zatvoreni prozor?
  • Jesu li sve opisane kugle ista pojava?

Teorije

  • Isparen silicij iz tla koji polako izgara u zraku
  • Plazma koju održavaju mikrovalovi zarobljeni u kugli
  • Dio opisa privid je koji u mozgu izaziva magnetsko polje munje
  • Pod istim imenom krije se više različitih pojava

Povezane priče

Za daljnje istraživanje

  • Stenhoff, M. (1999). Ball Lightning: An Unsolved Problem in Atmospheric Physics. New York: Kluwer Academic.

Izvori