Los rayos globulares son un fenómeno raro e inexplicable que se describe como objetos esféricos luminiscentes que varían desde el tamaño de un guisante hasta varios metros de diámetro. Aunque generalmente se asocian con tormentas eléctricas , [1] se informa que el fenómeno observado dura considerablemente más que el destello de una fracción de segundo de un rayo , y es un fenómeno distinto del fuego de San Telmo .
Algunos informes del siglo XIX [2] [3] describen bolas que finalmente explotan y dejan un olor a azufre. Las descripciones de los rayos globulares aparecen en una variedad de relatos a lo largo de los siglos y han recibido atención de los científicos . [4] En enero de 2014 se publicó un espectro óptico de lo que parece haber sido un evento de rayos globulares e incluía un video a alta velocidad de cuadros. [5] [6] Sin embargo, los datos científicos sobre los rayos globulares siguen siendo escasos. Aunque los experimentos de laboratorio han producido efectos que son visualmente similares a los informes de rayos globulares, no está claro cómo se relacionan con el supuesto fenómeno. [7] [8] [9]
Las descripciones de los rayos globulares varían ampliamente. Se los ha descrito como moviéndose hacia arriba y hacia abajo, de lado o en trayectorias impredecibles, flotando y moviéndose con o contra el viento; atraídos por, [10] no afectados por, o repelidos por edificios, personas, automóviles y otros objetos. Algunos relatos los describen como moviéndose a través de masas sólidas de madera o metal sin efecto, mientras que otros los describen como destructivos y derritiendo o quemando esas sustancias. Su aparición también se ha relacionado con líneas eléctricas , [11] [12] altitudes de 300 m (1000 pies) y más, y durante tormentas eléctricas [11] y clima tranquilo. Los rayos globulares se han descrito como transparentes , translúcidos , multicolores, iluminados de manera uniforme, irradiando llamas, filamentos o chispas, con formas que varían entre esferas, óvalos, lágrimas, varillas o discos. [13]
Los rayos globulares suelen confundirse erróneamente con el fuego de San Telmo . Son fenómenos separados y distintos. [14]
Se ha informado de que las bolas se dispersan de muchas formas diferentes, como desaparecer de repente, disiparse gradualmente, ser absorbidas por un objeto, "estallar", explotar ruidosamente o incluso explotar con fuerza, lo que a veces se informa como dañino. [11] Los relatos también varían sobre su supuesto peligro para los humanos, desde letales a inofensivos.
Una revisión de la literatura disponible publicada en 1972 [15] identificó las propiedades de un rayo globular "típico", aunque advirtió contra la confianza excesiva en los relatos de testigos oculares:
Los rayos globulares son una posible fuente de leyendas que describen bolas luminosas, como la mitológica Anchimayen de la cultura mapuche argentina y chilena .
Según una investigación estadística realizada en 1960, de 1.962 miembros del personal de Oak Ridge National Laboratory y de los 15.923 miembros de la Union Carbide Nuclear Company en Oak Ridge, el 5,6% y el 3,1% respectivamente informaron haber visto rayos globulares. [16] [17] Un artículo de Scientific American resumió el estudio diciendo que el 5% de la población de la Tierra había visto rayos globulares. [18] Otro estudio analizó informes de más de 2.000 casos. [19]
La crónica de Gervasio de Canterbury , un monje inglés, contiene lo que posiblemente sea la referencia más antigua conocida a un rayo globular, fechada el 7 de junio de 1195. Afirma: "Una señal maravillosa descendió cerca de Londres", consistente en una nube densa y oscura, que emitía una sustancia blanca que creció hasta adquirir una forma esférica debajo de la nube, desde la cual cayó un globo de fuego hacia el río. [20]
El físico y profesor emérito Brian Tanner y el historiador Giles Gasper de la Universidad de Durham identificaron la entrada de la crónica como una probable descripción de un rayo globular, y notaron su similitud con otros relatos:
La descripción de Gervase de una sustancia blanca que sale de la nube oscura, cae como una esfera de fuego giratoria y luego tiene un movimiento horizontal es muy similar a las descripciones históricas y contemporáneas de los rayos globulares ... Es fascinante ver con qué exactitud la descripción del siglo XII de Gervase coincide con los informes modernos de los rayos globulares. [20]
Un relato antiguo habla de la Gran Tormenta Eléctrica que azotó una iglesia en Widecombe-in-the-Moor , Devon, Inglaterra, el 21 de octubre de 1638. Cuatro personas murieron y aproximadamente 60 resultaron heridas durante una fuerte tormenta. Los testigos describieron una bola de fuego de 2,4 m (8 pies) que impactó y entró en la iglesia, casi destruyéndola. Grandes piedras de las paredes de la iglesia fueron arrojadas al suelo y atravesaron grandes vigas de madera. La bola de fuego supuestamente destrozó los bancos y muchas ventanas, y llenó la iglesia de un olor sulfuroso fétido y un humo oscuro y espeso.
La bola de fuego se dividió en dos partes, una de las cuales salió por una ventana rompiéndola y la otra 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. [2]
En diciembre de 1726, varios periódicos británicos publicaron un extracto de una carta de John Howell del balandro Catherine and Mary :
Mientras atravesábamos el Golfo de Florida el 29 de agosto, una gran bola de fuego cayó del Element y partió nuestro mástil en diez mil pedazos, si fuera posible; partió nuestra viga principal, también tres tablones del costado, bajo el agua, y tres de la cubierta; mató a un hombre, a otro le arrancaron la mano [ sic ], y si no hubiera sido por las violentas lluvias, nuestras velas habrían sido una ráfaga de fuego. [21] [22]
Un ejemplo particularmente grande fue reportado "con la autoridad del Dr. Gregory" en 1749:
El almirante Chambers, a bordo del Montague , el 4 de noviembre de 1749, estaba haciendo una observación justo antes del mediodía... observó una gran bola de fuego azul a unas tres millas [5 km] de distancia de ellos. Inmediatamente bajaron las gavias, pero se les acercó tan rápido que, antes de que pudieran levantar la amura mayor, observaron que la bola se elevaba casi perpendicularmente, y no más allá de cuarenta o cincuenta yardas [35 o 45 m] de las cadenas mayores cuando estalló con una explosión, tan grande como si cien cañones hubieran sido disparados al mismo tiempo, dejando tras de sí un fuerte olor a azufre. Por esta explosión, el mástil mayor se hizo añicos y el mástil mayor se hundió 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. [3]
Un informe de 1753 relata un rayo globular 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 globular, viajó por la cuerda, golpeó la frente de Richmann y lo mató. La bola había dejado una mancha roja en la frente de Richmann, sus zapatos volaron y su ropa se quemó. Su grabador quedó inconsciente. El marco de la puerta de la habitación se partió y la puerta se arrancó de sus bisagras. [23]
Un diario inglés informó que durante una tormenta de 1809, aparecieron tres "bolas de fuego" que "atacaron" al barco británico HMS Warren Hastings . La tripulación vio cómo una de las bolas descendía, matando a un hombre en cubierta e incendiando el mástil principal. Un tripulante salió a recuperar el cuerpo caído y fue alcanzado por una segunda bola, que lo tiró hacia atrás y le dejó quemaduras leves. Un tercer hombre murió por contacto con la tercera bola. Los miembros de la tripulación informaron de un persistente y repugnante olor a azufre después. [24] [25]
Ebenezer Cobham Brewer , en su edición estadounidense de 1864 de A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar , habla de los "rayos globulares". Los describe como bolas de fuego o gas explosivo que se mueven lentamente y que a veces caen a la tierra o corren por el suelo durante una tormenta eléctrica. Dijo que las bolas a veces se dividen en bolas más pequeñas y pueden explotar "como un cañón ". [26]
En su libro Truenos y relámpagos , [27] traducido al inglés en 1875, el escritor científico francés Wilfrid de Fonvielle escribió que había habido alrededor de 150 informes de relámpagos globulares:
El rayo globular parece ser particularmente atraído por los metales; por lo tanto, buscará las barandillas de los balcones, o bien las tuberías de agua o gas, etc. No tiene un tinte peculiar propio, sino que aparece de cualquier color según el caso ... en Coethen , en el Ducado de Anhalt, apareció verde. M. Colon, vicepresidente de la Sociedad Geológica de París, vio una bola de relámpago descender lentamente del cielo a lo largo de la corteza de un álamo; tan pronto como tocó la tierra, rebotó de nuevo y desapareció sin explotar. El 10 de septiembre de 1845, una bola de relámpago entró en la cocina de una casa en el pueblo de Salagnac, en el valle de Correze . Esta bola 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 estaba encerrado allí y que, al no saber nada sobre las maravillas del trueno y el relámpago, se atrevió a olerlo de la manera más grosera e indecorosa. El movimiento de estas bolas no es muy rápido, incluso se ha observado que a veces se detienen en su trayectoria, pero no por ello son menos destructivas. Una bola de relámpago que entró en la iglesia de Stralsund, al explotar, lanzó una serie de bolas que explotaron a su vez como granadas. [28]
Nicolás II , el último zar del Imperio ruso, informó haber presenciado una bola de fuego cuando era niño y asistía a la iglesia en compañía de su abuelo Alejandro II .
En cierta ocasión, mis padres se habían ido y yo estaba en la vigilia nocturna con mi abuelo en la pequeña iglesia de Alejandría . Durante el oficio religioso se desató una fuerte tormenta, los relámpagos se sucedían uno tras otro y parecía que los truenos iban a sacudir hasta los cimientos de la iglesia y del mundo entero. De repente se hizo de noche, una ráfaga de viento que entró por la puerta abierta apagó la llama de las velas encendidas delante del iconostasio , se oyó un trueno prolongado, más fuerte que antes, y de repente vi una bola de fuego que volaba desde la ventana directamente hacia la cabeza del emperador. La bola (era de relámpagos) dio vueltas por el suelo, pasó por delante de la lámpara y salió volando por la puerta hacia el parque. Se me heló el corazón, miré a mi abuelo: su rostro estaba completamente tranquilo. Se persignó con la misma calma que cuando la bola de fuego pasó volando cerca de nosotros, y me pareció que no era apropiado ni valiente tener miedo como yo. Sentí que sólo había que mirar lo que estaba sucediendo y creer en la misericordia de Dios, como él, mi abuelo, lo hizo. Después de que la pelota pasó por toda la iglesia y de repente salió por la puerta, miré de nuevo a mi abuelo. Una leve sonrisa se dibujó en su rostro y asintió con la cabeza hacia mí. Mi pánico desapareció y desde entonces no tuve más miedo a las tormentas. [29]
El ocultista británico Aleister Crowley informó haber presenciado lo que él llamó "electricidad globular" durante una tormenta eléctrica en el lago Pasquaney [30] en New Hampshire , Estados Unidos, en 1916. Estaba refugiado en una pequeña cabaña cuando, en sus propias palabras,
... me di cuenta, con lo que sólo puedo describir como un asombro sereno, de que un deslumbrante globo de fuego eléctrico, aparentemente de entre quince y treinta centímetros de diámetro, estaba inmóvil a quince centímetros por debajo y a la derecha de mi rodilla derecha. Cuando lo miré, explotó con un estruendo agudo que era imposible de confundir con el continuo tumulto de relámpagos, truenos y granizo, o con el del agua azotada y la madera destrozada que estaba creando un pandemonio fuera de la cabaña. Sentí una sacudida muy leve en el centro de mi mano derecha, que estaba más cerca del globo que cualquier otra parte de mi cuerpo. [31]
Jennison, del Laboratorio de Electrónica de la Universidad de Kent , describió su propia observación de rayos globulares 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 (Eastern Airlines Flight EA 539) en un vuelo nocturno de Nueva York a Washington. El avión se encontró con una tormenta eléctrica durante la cual se vio envuelto 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 del avión aproximadamente a 50 cm [20 pulgadas] de mí, manteniendo la misma altura y rumbo durante toda la distancia en la que podía ser observado. [32]
El lunes pasado por la noche se vio en esta ciudad un fenómeno hermoso y extraño. El viento era fuerte y el aire parecía estar lleno de electricidad. Delante, encima 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 el espectáculo. En este edificio se encuentran los dinamos y los aparatos eléctricos de quizás la mejor planta eléctrica de su tamaño en el estado. Probablemente hubo una delegación visitante de las nubes, a los cautivos de los dinamos el lunes pasado por la noche, y ciertamente tuvieron una buena visita y un juego de juerga. [34]
En enero de 2014, científicos de la Universidad Normal del Noroeste en Lanzhou , China , publicaron los resultados de grabaciones realizadas en julio de 2012 del espectro óptico de lo que se pensaba que era un rayo en bola natural hecho por casualidad durante el estudio de rayos ordinarios nube-suelo en la meseta tibetana . [5] [46] A una distancia de 900 m (3000 pies), se realizó un total de 1,64 segundos de video digital del rayo en bola y su espectro, desde la formación del rayo en bola después de que el rayo ordinario golpeara el suelo, hasta la descomposición óptica del fenómeno. Se grabó un video adicional con una cámara de alta velocidad (3000 cuadros/seg), que capturó solo los últimos 0,78 segundos del evento, debido a su capacidad de grabación limitada. Ambas cámaras estaban equipadas con espectrógrafos sin rendija . Los investigadores detectaron líneas de emisión de silicio atómico neutro , calcio , hierro , nitrógeno y oxígeno , en contraste con las líneas de emisión principalmente de nitrógeno ionizado en el espectro del rayo original. El rayo globular se desplazó horizontalmente por el fotograma del vídeo a una velocidad media equivalente a 8,6 m/s (28 pies/s). Tenía un diámetro de 5 m (16 pies) y cubrió una distancia de unos 15 m (49 pies) en 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 alta tensión de 50 Hz en las cercanías. A partir del espectro, se evaluó que la temperatura del rayo en forma de bola era menor que la temperatura del rayo original (<15.000 a 30.000 K). Los datos observados son consistentes con la vaporización del suelo, así como con la sensibilidad del rayo en forma de bola a los campos eléctricos . [5] [46]
Los científicos llevan mucho tiempo intentando producir rayos globulares en experimentos de laboratorio. Si bien algunos experimentos han producido efectos visualmente similares a los que se han descrito como rayos globulares naturales, aún no se ha determinado si existe alguna relación.
Según se informa, Nikola Tesla podía producir artificialmente bolas de 1,5 pulgadas (3,8 cm) y realizó algunas demostraciones de su habilidad. [47] Tesla estaba más interesado en voltajes y potencias más altas, así como en la transmisión remota de energía; las bolas que hizo eran solo una curiosidad. [48]
El Comité Internacional sobre Relámpagos en Bolas (ICBL) celebró simposios periódicos sobre el tema. Un grupo relacionado utiliza el nombre genérico de "Plasmas no convencionales". [49] El último simposio del ICBL se programó tentativamente para julio de 2012 en San Marcos, Texas, pero se canceló debido a la falta de resúmenes presentados. [50]
Ohtsuki y Ofuruton [51] [52] describieron la producción de "bolas de fuego de plasma" mediante 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).
Algunos grupos científicos, incluido el Instituto Max Planck , han producido, según se informa, un efecto similar al de un rayo esférico al descargar un condensador de alto voltaje en un tanque de agua. [53] [54]
Muchos experimentos modernos implican el uso de un horno microondas para producir pequeñas bolas brillantes ascendentes, 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 y forma una gran bola de fuego, mientras que las "bolas de plasma" flotan cerca del techo de la cámara del horno. Algunos experimentos describen cubrir la cerilla con un frasco de vidrio invertido, que contiene tanto la llama como las bolas para que no dañen las paredes de la cámara. [55] (Un frasco de vidrio, sin embargo, eventualmente explota en lugar de simplemente causar que la pintura se queme o el metal se derrita, como sucede en el interior de un microondas). [ cita requerida ] Los 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 demostró el fenómeno con cobre, sales, agua y carbono. [56]
En 2007, se realizaron experimentos con obleas de silicio que se sometieron a descargas eléctricas, lo que vaporiza el silicio e induce la oxidación de los vapores. El efecto visual puede describirse como pequeños orbes brillantes y centelleantes que ruedan sobre una superficie. Dos científicos brasileños, Antonio Pavão y Gerson Paiva de la Universidad Federal de Pernambuco [57], han logrado fabricar pequeñas bolas de larga duración utilizando este método. [58] [59] Estos experimentos se basaron en la teoría de que los rayos globulares son en realidad vapores de silicio oxidado (véase la hipótesis del silicio vaporizado, a continuación) .
En la actualidad no existe una explicación ampliamente aceptada para los rayos globulares. Se han propuesto varias hipótesis desde que el fenómeno fue introducido al ámbito científico por el médico e investigador eléctrico inglés William Snow Harris en 1843 [60] y el científico de la Academia Francesa François Arago en 1855 [61].
Esta hipótesis sugiere que los rayos globulares consisten en silicio vaporizado que se quema por oxidación . Los rayos que caen sobre el suelo de la Tierra podrían vaporizar el sílice que contiene y, de alguna manera, separar el oxígeno del dióxido de silicio, convirtiéndolo en vapor de silicio puro. Al enfriarse, el silicio podría condensarse en un aerosol flotante, unido por su carga, brillando debido al calor del silicio al recombinarse con el oxígeno . Una investigación experimental de este efecto, publicada en 2007, informó la producción de "bolas luminosas con una vida útil del orden de segundos" al evaporar silicio puro con un arco eléctrico. [59] [62] [63] Se han puesto a disposición videos y espectrógrafos de este experimento. [64] [65] Esta hipótesis obtuvo datos de apoyo significativos en 2014, cuando se publicaron los primeros espectros registrados de rayos globulares naturales. [5] [46] Las formas teorizadas de almacenamiento de silicio en el suelo incluyen nanopartículas de Si, SiO y SiC . [66] Matthew Francis ha denominado a esto la "hipótesis del terrón de tierra", en la que el espectro de un rayo globular muestra que comparte química con el suelo. [67]
En este modelo se supone que los rayos globulares tienen un núcleo sólido con carga positiva. Según esta suposición subyacente, el núcleo está rodeado por una fina 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 impidiéndoles caer en el núcleo. [68] [69]
Pyotr Kapitsa propuso que el rayo globular es una descarga luminosa impulsada por la radiación de microondas que se dirige hacia el rayo globular a lo largo de líneas de aire ionizado desde las nubes de rayos donde se produce. El rayo globular actúa como una cavidad resonante de microondas, ajustando automáticamente su radio a la longitud de onda de la radiación de microondas para que se mantenga la resonancia. [70] [71]
La teoría de Handel Maser-Solitón de los rayos globulares plantea la hipótesis de que la fuente de energía que genera el rayo globular es un máser atmosférico de gran tamaño (varios kilómetros cúbicos) . El rayo globular aparece como un cavitón de plasma en el plano antinodal de la radiación de microondas del máser. [72]
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 haz de electrones relativistas al entrar en contacto con la radiación de microondas. [73] Esta última ioniza el aire local y la presión de radiación evacua el plasma resultante, formando una burbuja de plasma esférica que atrapa la radiación de forma estable. Las microondas atrapadas dentro de la bola continúan generando plasma durante un momento para mantener los destellos brillantes descritos en los relatos de los observadores. La bola finalmente se desvanece a medida que la radiación retenida dentro de la burbuja comienza a decaer 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 características extrañas de los rayos en forma de bola. Por ejemplo, las microondas pueden atravesar el vidrio, lo que ayuda a explicar por qué se pueden formar bolas en interiores.
Julio Rubinstein, [74] David Finkelstein y James R. Powell propusieron que el rayo globular es un fuego de San Telmo aislado (1964-1970). [ cita requerida ] El fuego de San Telmo surge cuando un conductor afilado, como el mástil de un barco, amplifica el campo eléctrico atmosférico hasta la ruptura. Para un globo, el factor de amplificación es 3. Una bola libre de aire ionizado [ se necesita más explicación ] puede amplificar el campo ambiental hasta este punto 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 descubrió 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 ha descubierto que las descargas luminosas errantes se producen dentro de ciertos hornos microondas industriales y continúan brillando durante varios segundos después de que se apaga la energía. [ cita requerida ] También se ha descubierto que los arcos extraídos de generadores de microondas de bajo voltaje y alta potencia presentan resplandor residual. [ cita requerida ] Powell midió sus espectros y descubrió que el resplandor residual proviene principalmente de iones NO metaestables , que tienen una larga vida a bajas temperaturas. Ocurría en el aire y en el óxido nitroso, que poseen dichos iones metaestables, y no en atmósferas de argón, dióxido de carbono o helio, que no los tienen.
El modelo solitón de un rayo en bola fue desarrollado más a fondo. [75] [76] [77] Se sugirió que un rayo en bola se basa en oscilaciones no lineales esféricamente simétricas de partículas cargadas en plasma – el análogo de un solitón de Langmuir espacial. [78] Estas oscilaciones fueron descritas tanto en enfoques clásicos [76] [77] como cuánticos [75] [79] . Se encontró que las oscilaciones de plasma más intensas ocurren en las regiones centrales de un rayo en bola. Se sugiere que los estados ligados de partículas cargadas que oscilan radialmente con espines orientados de manera opuesta – el análogo de los pares de Cooper – pueden aparecer dentro de un rayo en bola. [79] [80] Este fenómeno, a su vez, puede conducir a una fase superconductora en un rayo en bola. La idea de la superconductividad en un rayo en bola fue considerada anteriormente. [81] [82] La posibilidad de la existencia de un rayo en bola con un núcleo compuesto también fue discutida en este modelo. [83]
Una teoría que puede explicar el amplio espectro de evidencia observacional es la idea de combustión dentro de la región de baja velocidad de ruptura del vórtice esférico de un vórtice natural [ vago ] (por ejemplo, el " vórtice esférico de Hill "). [84]
Oleg Meshcheryakov sugiere que los rayos globulares están hechos de nanopartículas o partículas submicrométricas compuestas, cada una de las cuales constituye una batería . Una descarga superficial provoca un cortocircuito en estas baterías, lo que provoca una corriente que forma la bola. Su modelo se describe como un modelo de aerosol que explica todas las propiedades y procesos observables de los rayos globulares. [85] [86]
El informe desclasificado del Proyecto Condign concluye que las formaciones de plasma cargado flotante similares a los rayos globulares se forman 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 las cargas eléctricas en la 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 entiende completamente. Una sugerencia es que la fragmentación de meteoroides en la atmósfera y la formación de plasmas cargados en lugar de quemarse completamente o impactar como meteoritos podría explicar algunos casos de los fenómenos, además de otros eventos atmosféricos desconocidos. [87] Sin embargo, según Stenhoff, esta explicación se considera insuficiente para explicar el fenómeno de los rayos globulares, y probablemente no resistiría la revisión por pares. [88]
Cooray y Cooray (2008) [89] afirmaron que las características de las alucinaciones que experimentan los pacientes que sufren ataques epilépticos en el lóbulo occipital son similares a las características observadas en los rayos globulares. El estudio también demostró que el campo magnético rápidamente cambiante de un rayo cercano es lo suficientemente fuerte como para excitar las neuronas del cerebro. Esto refuerza la posibilidad de un ataque inducido por un rayo en el lóbulo occipital de una persona que se encuentra cerca de un rayo, lo que establece la conexión entre la alucinación epiléptica que imita a un rayo globuloso y las tormentas eléctricas.
Se ha demostrado que investigaciones más recientes con estimulación magnética transcraneal dan los mismos resultados de alucinaciones en el laboratorio (denominados magnetofosfenos ), y se ha demostrado que estas condiciones ocurren en la naturaleza cerca de los rayos. [90] [91] Esta hipótesis no explica el daño físico observado causado por rayos globulares o la observación simultánea por múltiples testigos. (Por lo menos, las observaciones diferirían sustancialmente).
Los cálculos teóricos de los investigadores de la Universidad de Innsbruck sugieren que los campos magnéticos implicados en ciertos tipos de rayos podrían inducir alucinaciones visuales similares a los rayos globulares. [90] Estos campos, que se encuentran a corta distancia de un punto en el que se han producido varios rayos en unos pocos segundos, pueden provocar directamente que las neuronas de la corteza visual se activen, lo que da lugar a magnetofosfenos (alucinaciones visuales inducidas magnéticamente). [92]
Manykin et al. han sugerido la materia de Rydberg atmosférica como una explicación de los fenómenos de los rayos globulares. [93] La materia de Rydberg es una forma condensada de átomos altamente excitados en muchos aspectos similar a las gotitas de electrones-huecos en semiconductores. [94] [95] Sin embargo, en contraste con las gotitas de electrones-huecos, la materia de Rydberg tiene una vida útil prolongada, de hasta horas. Este estado excitado condensado de la materia está respaldado por experimentos, principalmente de un grupo dirigido por Holmlid. [96] Es similar a un estado líquido o sólido de la materia con una densidad extremadamente baja (similar a un gas). Los grumos de materia de Rydberg atmosférica pueden resultar de la condensación de átomos altamente excitados que se forman por fenómenos eléctricos atmosféricos, principalmente a partir de rayos lineales. Sin embargo, la desintegración estimulada de las nubes de materia de Rydberg puede tomar la forma de una avalancha y aparecer como una explosión.
En diciembre de 1899, Nikola Tesla teorizó que las bolas consistían en un gas caliente altamente enrarecido. [48]
Fedosin presentó un modelo en el que los iones cargados se encuentran dentro del rayo esférico y los electrones giran en la capa, creando un campo magnético. [97]
La estabilidad a largo plazo de los rayos globulares está garantizada por el equilibrio de las fuerzas eléctricas y magnéticas. La fuerza eléctrica que actúa sobre los electrones a partir de la carga volumétrica positiva de los iones es la fuerza centrípeta que mantiene a los electrones en su lugar mientras giran. A su vez, los iones son retenidos por el campo magnético, lo que hace que giren alrededor de las líneas de campo magnético. El modelo predice un diámetro máximo de 34 cm para los rayos globulares, con una carga de aproximadamente 10 microculombios y carga positiva, y una energía de 11 kilojulios. [98] [99]
El modelo electrón-ion describe no sólo los rayos en forma de bola, sino también los rayos en forma de cuentas, que suelen producirse cuando se desintegran rayos lineales. A partir de las dimensiones conocidas de las cuentas de un rayo en forma de cuentas, es posible calcular la carga eléctrica de una sola cuenta y su campo magnético. Las fuerzas eléctricas de repulsión de las cuentas vecinas se equilibran con las fuerzas magnéticas de su atracción. Dado que las fuerzas electromagnéticas entre las cuentas superan considerablemente la fuerza de la presión del viento, las cuentas permanecen en su lugar hasta el momento de la extinción del rayo en forma de cuentas.
Se han propuesto varias otras hipótesis para explicar los rayos globulares:
Una teoría más realista, propuesta por John Abrahamson y James Dinniss en la Universidad de Canterbury en Christchurch, Nueva Zelanda, es que las bolas de rayos se forman cuando un rayo cae sobre el suelo, convirtiendo cualquier sílice presente en el suelo en vapor de silicio puro. A medida que el vapor se enfría, el silicio se condensa en un aerosol flotante que forma una bola mediante cargas que se acumulan en su superficie y brilla con el calor del silicio al recombinarse con el oxígeno.
