Za objasněním záhady kulového blesku stojí křemík
Čínským vědcům se „o chlup“ podařil objev, o který se stovky let snažila dlouhá řada fyziků, meteorologů i amatérských badatelů. Dokázali zachytit spektrogram kulového blesku a zjistit jeho podstatu.
Hned v úvodu musím uvést na pravou míru, jak je to vlastně s tím křemíkem. Tentokrát nesehrál úlohu pouze na straně samotných přístrojů. To by ani nebylo nic extra překvapivého, v současnosti už najdeme jen málo moderních zařízení, která by neobsahovala alespoň jednoho polovodičového švába. Role křemíku je tentokrát trochu jiná - tento prvek totiž stojí za samotnou existencí kulového blesku.
Nákres místa měření podle Northwest Normal University, Cen et al.
Vraťme se ale na začátek, do léta 2012. Vědci z Northwest Normal University z Langzhou v Číně 23. července lovili blesky: Zaznamenávali jak klasické fotografie, tak černobílé záběry (citlivější snímač s patrně širším dynamickým rozsahem) a především pořizovali jejich spektrogramy. Z jejich pohledu šlo o rutinní část výzkumu, kterou ale v unikátní pozorování změnil vznik kulového blesku přímo před jejich očima a především před zapnutými přístroji.
Krom obrovského štěstí, že před jejich zraky kulový blesk vznikl*, měli štěstí i v tom, že se jej podařilo zachytit - promítl se totiž na okraj snímače, k úplnému konci zbývalo 20 „pixelů“.
*Jeden starší odhad pravděpodobnosti hovoří o tom, že pro pozorování kulového blesku stačí vzít židli, dojít někam na louku, kde máte rozhled, posadit se a čekat zhruba 120 let. Pokud budete pozorovat ve dne v noci a ve všech směrech, pak v průměru jeden kulový blesk zaznamenáte.
Dále už se pánové Jianyong Cen, Ping Yuan a Simin Xue zaobírali analýzou získaných záběrů a měření, aby mohli tento unikátní objev publikovat ve sborníku Physical Review Letters, jak se minulý týden stalo. Za upozornění na tento objev v našich končinách je třeba vyzdvihnout zásluhy serveru OSEL.cz.
Na chvíli odbočme. Kulový blesk je jev, který nedal spát celým generacím fyziků, praktických i teoretických, kteří přicházeli s hypotézami i laboratorními experimenty, jejichž cílem bylo vytvoření kulového blesku v kontrolovaných podmínkách. Předem je třeba říct, že se celé řadě experimentátorů podařilo vytvořit jev, jež měl podobu svítící koule, která dokázala po určitou dobu existovat samostatně i po odpojení od laboratorního zařízení. Většina umělých „kulových blesků“ se alespoň v některých ohledech podobala těm přírodním, které jsou popsané na základě pozorování očitých svědků.
Možná už tušíte, kam tím mířím. Stejně jako lze vytvořit celou řadu jevů, které připomínají kulový blesk, tak je možné předpokládat, že i přírodní kulový blesk není jedním jevem, ale souborem různých vzácných přírodních jevů, které se projevují podobným způsobem - jako kulovitý zářící útvar, který se může pohybovat vzduchem.
Jednotlivá pozorování přírodních kulových blesků lze totiž podle chování úkazu rozdělit do několika skupin. Některé se akusticky projevují, jiné jsou neslyšné, některé citelně hřejí, jiné ani na krátkou vzdálenost nevydávají teplo, některé taví a zapalují, jiné nepůsobí žádné škody nebo dokážou některými materiály prostupovat. Stejně tak mají některé podobu pravidelné koule, jiné spíš nepravidelného tvaru, některé jsou klidné, jiné víří, srší, nebo z nich šlehají plameny. Někdy může kulový blesk protavit sklo, jindy při nárazu do předmětu exploduje, může ale i zvolna zmizet. Obvykle se objevuje krátce po úderu klasického blesku, ale popsáno bylo i nemálo případů, kdy se zformoval v uzavřeném prostoru přímo před zraky svědků.
Dříve existovaly snahy vyrobit kulový blesk, který by vykazoval co nejvíce vyjmenovaných prvků a řada teorií byla ve své době zamítnuta čistě proto, že vyrobený jev nevykazoval všechny prvky, které hodnotitel považoval za důležité, klíčové, zkrátka za typické pro kulový blesk ve svém vlastním pojetí.
Změna spektra v čase
podle Northwest Normal University, Cen et al. zpracoval Osel.cz
Co se podařilo zachytit a popsat vědcům z Číny, tak může být jen jeden typ kulového blesku - možná ten nejběžnější a nejtypičtější, jehož objasnění dá odpověď na nejvíce otázek - přesto tím kapitola výzkumu tohoto jevu (či spíše těchto jevů) nebude zdaleka uzavřena; naopak jde spíš o začátek moderní éry výzkumu.
Kulový blesk z Číny vznikl po úderu klasického blesku do povrchu země a naměřené údaje vlastně nebyly velkým překvapením. Ve spektru kulového blesku byl zachycen (krom dusíku, který dominuje ve spektru klasických blesků) dále kyslík, železo, vápník a především dominující křemík.
Pokud by vás zajímalo, co se vlastně děje při úderu klasického blesku do půdy, zkuste si do Googlu zadat termín fulgurit. V posledních letech odhalily průzkumy celou řadu zajímavých informací, které rozporovaly původní teorie o vzniku tohoto geologického útvaru. Tak například že fulgurit, neboli křemičitá rourka, která vznikne roztavením křemene a křemičitanů, není dílem enormně silných blesků, ale naopak těch, které jsou poměrně slabé. Průměrný blesk totiž nezpůsobí roztavení, ale hmotu rovnou odpaří a vytvoří prázdný otvor (bez fulguritu), který vypadá, jako kdybyste do vlhké půdy zarazili prst nebo větvičku a opatrně vytáhli.
Spektrální analýza
Northwest Normal University, Cen et al.
Zdá se, že za určitých okolností může dojít k zažehnutí odpařených křemíkových částic a základ kulového blesku je na světě. Teorií (i praktických experimentů), které pracovaly s křemíkem, existuje řada, ale čínské pozorování je první, které podává praktický důkaz o jejich správnosti (přesněji řečeno dokládá, že křemík hraje důležitou roli).
Zajímavý je i vývoj spektra v čase. První téměř desetinu sekundy zářila silně fialovobíle, poté lehce pohasla a barva přešla přes oranžovou (fialovomodrá část spektra pohasla) do bílé a nakonec pohasla v červeném odstínu. Celý záznam spektrogramu dosáhl 1,64 sekundy a můžete se na něj podívat na webu Physics.aps.org.
Tolik k objevu. Věřím, že velká většina z vás jakožto osob, které mají co dočinění se světem IT, se setkala minimálně s důsledky klasického blesku. Spálené modemy, síťové prvky a elektronika k nim připojená, je kapitola sama pro sebe. Setkali jste se ale (nebo vaši blízcí) s kulovým bleskem či jeho následky? Osobní zkušenost by měl mít podle statistických údajů zhruba jeden člověk z tisíce, zprostředkované zkušenosti (od druhé či třetí osoby) ale nejsou žádnou vzácností. Osobně si vybavuju tři situace - zážitek spolužaččiny babičky (ničím netypický), pak situaci nedaleko mého bydliště, kde se kulový blesk před několika lety objevil.
Nakonec pak příběh kamaráda jednoho člověka, se kterým jsem hovořil o přepěťových ochranách a bleskojistkách. Byla to v podstatě ilustrace případu, kdy žádná ochrana nepomůže. Onen kamarád měl chatu kdesi v lese a při jedné letní návštěvě ho čekalo zajímavé překvapení: Směrem k chatě se lesem táhlo cosi, co by připomínalo průseč rozštípaných stromů, ve zdi chaty díra více než metr v průměru a uvnitř rozmetaný nábytek. Samotný blesk sice nikdo neviděl, ale jiné vysvětlení než kulový blesk enormních rozměrů nasnadě nebylo.
Závěrem bych případným zájemcům o téma kulového blesku doporučil knihu docenta Štolla - Tajemství kulového blesku. S ohledem na datum vydání sice neobsahuje nejaktuálnější poznatky a nejnovější teorie, ale je tak čtivě napsaná a uvádí popisy tolika případů, že za přečtení rozhodně stojí.
Zdroje:
