گوی آذرخش| پدیده اسرارآمیز طبیعت
خبرگزاری علم‌وفناوری آنا- هدا عربشاهی: گوی آذرخش پدیده نورانی نادری است که گاهی بسیار مختصر و خاص در جو رخ می‌دهد و به شکل کره نورانی کوچکی با ابعاد متغیر به‌حالت ساکن یا اغلب در حرکت نامنظم سریع دیده می‌شود. این گوی می‌تواند هم در حضور و هم در غیاب رعدوبرق پدیدار شود و معمولا قطرش از چند سانتی‌متر تا یک متر متغیر است.
نور ساطع‌شده از این گوی می‌تواند بسیار شدید و با رنگ‌های مختلفی باشد که از سفید تا نارنجی و از آبی تا صورتی را در برمی‌گیرد. این کره نورانی حرکت می‌کند و تا زمانی‌که منفجر یا ناپدید شود می‌تواند چند ده ثانیه دوام بیاورد. اما این گوی چگونه شکل می‌گیرد و فیزیک پشت آن چیست؟ آیا محققانی که این پدیده را مطالعه می‌کنند، همگی درخصوص مدل فیزیکی آن اتفاق نظر دارند؟
{$sepehr_key_3497}
گوی آذرخش از چه زمانی در تاریخ ثبت شد؟
طی قرن‌ها، مشاهدات متعددی از این پدیده ثبت شده است. به‌عنوان مثال، جروس اهل کانتربری، راهب و نویسنده انگلیسی، برای اولین‌بار در ژوئن ۱۱۹۵ در وصف این رویداد نوشت. او در توصیف آن، به نشانه‌ای شگفت‌انگیز اشاره کرد که حوالی لندن فرو افتاد.
سال ۱۷۲۶ گوی آذرخشی روی کشتی بادبانی‌ای که «کرجی به نام کاترین و مری» نامیده می‌شد مشاهده شد. این آذرخش دکل کرجی را تکه‌تکه کرد و مردی را کشت. افراد داخل کشتی می‌دانستند که این پدیده هرچه هست آتش سنت المو نیست. آتش سنت المو، پدیده جوی دیگری، حاصل از تخلیه الکتریکی نورانی ناشی‌از یونیزه‌شدن هوا در طول طوفان است و معمولا در اثر تمرکز الکتریسیته ساکن بر راس تیز کشتی‌ها به‌وجود می‌آید.
حدود سه دهه بعد، در سال ۱۷۵۳، لگئورگ ریچمن، فیزیکدان روسی، متخصص الکتریسیته و پدیده‌های جوی، بر اثر برق‌گرفتگی ناشی‌از برخورد گوی آذرخش درگذشت. او هنگام وقوع رعدوبرق مشغول انجام آزمایشی بود که ناگهان گوی آذرخش ظاهر شد و به پیشانی ریچمن برخورد کرد و او را کشت.
تجربیات آزمایشگاهی
نیکولا تسلا، فیزیکدان آمریکایی صرب‌تبار معروف، این پدیده را بررسی کرد و گزارش داد که گلوله‌هایی از گوی آذرخش را به قطر چند سانتی‌متر در آزمایشگاه بازتولید کرده است. اما او تنها کسی نبود که موفق به انجام این کار شد. در سال ۱۹۹۱، دو دانشمند ژاپنی به نام‌های وای. اچ. اوتسوکی و اچ. اوفوروتن با تداخل امواج مایکروویو درون حفره استوانه‌ای‌شکل پر از هوا، گلوله‌های آتشین پلاسما تولید کردند. همچنین در سال ۲۰۰۶، وای. ساکاوا و همکارانش از دانشگاه اوزاکا در ژاپن موفق شدند یک خازن ولتاژ بالا را در یک مخزن آب تخلیه کنند و با این کار، گوی آذرخشی به‌وجود آورند که مشخصه آن انتشار طیف‌های نوری بود که کلسیم، پتاسیم، لیتیوم و سدیم بر آن غالب است. در سال ۲۰۰۷ هم دو دانشمند برزیلی به نام‌های آنتونیو کارلوس پاوائو و جی. پایوا ازطریق تبخیر و اکسیداسیون نمونه‌های سیلیکون، کره‌های درخشانی تولید کردند که در نزدیکی سطح حرکت می‌کردند.
فرضیه‌ها در تلاش برای درک گوی آذرخش
امروزه مطالعه گوی آذرخش به مسئله بسیار پیچیده‌ای تبدیل شده زیرا مشاهده آن در طبیعت نادر و دشوار است و ازاین‌رو، با گذشت زمان، صرفا تلاش شده تا فرضیه‌ها و مدل‌های مختلفی برای توصیف صحیح این پدیده طبیعی ارائه شود که مهم‌ترین فرضیه، احتمال توهم و خطای دید را قوی می‌داند.
درحقیقت، بسیاری از محققان این فرضیه را مدنظر قرار داده‌اند که این پدیده فقط می‌تواند حاصل توهمی باشد که در اثر فعالیت حداکثری میدان الکترومغناطیسی شدید روی مغز هنگام طوفان و رعد و برق ایجاد می‌شوند. باوجوداین، همان‌طورکه در چندین مورد گزارش شده، فرضیه توهم قادر نیست اثر صوتی ناشی‌از تولید گوی آذرخش و بوی گوگرد پس‌از ترکیدن آن را توضیح دهد.
فرضیه دوم که از منظر فیزیک به گوی آذرخش نگاه می‌کند، سیلیکون تبخیر‌شده را عامل این پدیده می‌داند و پیشنهاد می‌کند که هنگام طوفان، رعدوبرق به زمین برخورد و سیلیس موجود در زمین را به‌صورت دی‌اکسید‌سیلیکون (SiO2) تبخیر و آن را به بخار سیلیکون خالص تبدیل می‌کند. در طول خنک شدن بعدی، سیلیکون می‌تواند متراکم شده و دوباره با اکسیژن ترکیب شود و گوی آذرخش تولید کند. این مدل با تجزیه و تحلیل طیفی نور ساطع‌شده از گوی آذرخش که گروهی از محققان چینی در سال ۲۰۱۴ ثبت کردند مطابقت دارد.
هسته جامد با بار الکتریکی، فرضیه دیگری است که در تلاش است تا توضیحی برای این پدیده ارائه کند و ازاین‌رو، پیش‌فرضی را برپایه ایجاد یک هسته جامد مرکزی مثبت که پس‌از رعد و برق با الکترون‌ها احاطه می‌شود در نظر می‌گیرد. بین این دو بار، یک میدان الکترومغناطیسی شدید، در خلاء، همراه با نیرویی غیرخطی به نام نیروی پاندروموتیو به‌وجود می‌آید که از سقوط الکترون‌ها به درون هسته برای مدت معینی جلوگیری می‌کند. درواقع، نیروی پاندروموتیو نیرویی خطی است که ذره دارای بارالکتریکی در میدان الکترومغناطیسی نوسانی تجربه می‌کند.
چهارمین فرضیه، وجود حفره‌ای مایکروویوی را که درون خود گوی آذرخش وجود دارد پیشنهاد می‌کند. برپایه این فرضیه، امواج مایکروویو که درپی برخورد صاعقه به زمین، داخل یک حباب پلاسما به دام افتاده‌اند، گوی آذرخش را هدایت و ابعاد آن را تعیین می‌کنند. امواج مایکروویو می‌توانند از شیشه عبور کنند و بنابراین، این مدل می‌تواند توضیح دهد که چرا این پدیده حتی می‌تواند داخل ساختمان‌ها هم رخ دهد.
ششمین فرضیه، وجود یک ساختار گردابی حلقوی را پیشنهاد می‌کند. این ساختار نوسان می‌کند و این‌گونه موقعیت خودش را به‌صورت پایدار حفظ می‌کند، اما این فرضیه هنوز بسیار بحث‌برانگیز است.
اما فرضیه‌ای که درنهایت بسیاری از محققان با آن اتفاق نظر دارند این است که گوی آذرخش طبیعی می‌تواند با سازوکارهای مختلفی تولید شود و بنابراین، هیچ مدل فیزیکی واحدی برای توصیفش وجود ندارد. به‌طوری‌که، بعضی از فرضیه‌هایی که ذکر شد اگرچه تفاوت‌های بسیاری باهم دارند اما می‌توانند هم صحیح باشند و هم مکمل یکدیگر.
انتهای پیام/