Pioruna kulki lub piorun kulisty, to rzadkie zjawisko meteorologiczne dostatecznie wyjaśnione. Przybiera postać świetlistej kuli o średnicy około dwudziestu centymetrów, która pojawia się podczas burzy . Obecna wiedza na jego temat jest bardzo fragmentaryczna: nie mogła być odtworzona eksperymentalnie aż do 2007 r. Byłoby to związane z parowaniem pewnej ilości krzemu , drugiego najpowszechniej występującego pierwiastka chemicznego na powierzchni Ziemi (po tlenie ). Do tego czasu mogliśmy polegać tylko na zeznaniach, których ważność była z konieczności wątpliwa. Różne relacje wydawały się jednak wystarczająco spójne, aby umożliwić badanie tego zjawiska.
Piorun kulisty może pojawić się po błyskawicy. Zwykle jest żółtawo-czerwony, choć może być niebieski, zielony lub biały. Często towarzyszy mu trzaski lub syczenie po grzmotach oraz zapach ozonu , siarki lub tlenku azotu . Jego średnica na ogół waha się od dwudziestu do czterdziestu centymetrów, a żywotność waha się od jednej do pięciu sekund. Może stać nieruchomo lub poruszać się poziomo z prędkością kilku metrów na sekundę, wykonując na sobie ruch obrotowy. Pioruny są często wrażliwe na pola elektromagnetyczne , przyciągane przez przewody i gniazdka elektryczne , a nawet samochody. Kulę błyskawicy można ugasić na dwa sposoby. Pierwszy tryb jest wybuchowy, szybki i towarzyszy mu gwałtowny hałas. Drugi to ciche wymieranie, którego czas trwania jest zmienny. Jasność piłka może być mocne lub słabe strony, podczas gdy temperatura może osiągać 1700 ° C . Jednak według niektórych źródeł temperatura nie przekracza 60 ° C. Świadkowie zgłaszają nawet, że widzieli ich przekraczających płaszczyzny, a nawet okna lub ściany; lub ponownie po intensywnym zdarzeniu sztormowym i przed gradem bardzo dużego kalibru (około ośmiu centymetrów średnicy); w okresie wysokiej wilgotności, trwającym prawie dwie godziny, w odstępach około dziesięciu minut; kule błyskawicy o średnicy kilku centymetrów, po których następuje bardzo świetlisty kilkumetrowy pióropusz, poruszający się z małą prędkością po prawie prostoliniowych trajektoriach, równolegle do ziemi, kilka metrów od obserwatora i przynajmniej za każdym razem z minutową trwałością .
W 2013 roku chińskim naukowcom udało się zarejestrować w terenie kulę ognia (kula o pozornej średnicy 5 metrów, poruszająca się poziomo z prędkością 30 km/h i posiadająca widmo wskazujące, że zawiera w szczególności krzem, wapń i żelazo, te same pierwiastki jak w ziemi) za pomocą kamer wideo i spektrografów obserwujących burzę.
Wiedza na temat tego zjawiska jest bardzo niewielka, głównie oparta na zeznaniach. W związku z tym nie wiadomo jeszcze, jak powstaje piorun kulowy, ale istnieją różne teorie.
Po pierwsze, teoria modelu chemicznego wyjaśnia, że ponieważ kule z piorunami zwykle pojawiają się podczas silnej burzy, następuje uderzenie pioruna. Uderzając w ziemię, odparowuje cząsteczki palącego się krzemu , tlenu i węgla, które łączą się ze sobą tworząc długie łańcuchy. Te wolno palące się włókna mają tendencję do składania się na siebie, tworząc kulki (por. analogia z polimerami ). Cząstki te, o rozmiarach mikro, a nawet nanometrycznych, są naładowane ujemnie. Mogą one następnie uformować kulę, która będzie powoli utleniać się w powietrzu. Teoria ta została wysunięta przez Johna Abrahamsona i Jamesa Dinniss z University of Canterbury w Nowej Zelandii , których prace kontynuowali Antonio Pavo i Gerson Paiva, dwaj badacze z Federalnego Uniwersytetu Pernambuco w Brazylii, którym udało się wytworzyć to zjawisko poprzez waporyzację cienkie podłoże krzemowe przy użyciu łuku elektrycznego 140 A . Teoria chemiczna nie wyjaśnia jednak ogromnej ilości zawartej w niej energii elektrycznej, zdolnej do zgrzania urządzeń elektrycznych, ani trzasków słyszanych przez świadków.
W fizyki plazmy może stanowić wyjaśnienie zawartych energii. Piorunowa kula zawierałaby plazmę , utworzoną ze zwykłego gazu, w której piorun powoduje oderwanie jednego lub więcej elektronów od dużej liczby atomów i cząsteczek . Te atomy i cząsteczki są następnie jonizowane , a stan plazmy osiąga się, gdy zjonizowana zostanie wystarczająca ilość atomów, aby medium mogło przyjąć makroskopowe zachowanie, które różni się od zachowania zwykłego gazu. Kula plazmowa byłaby przecinana przez linie prądu elektrycznego zapętlone na sobie i wzajemnie przenikające się, aby ograniczyć się nawzajem przez wytwarzane przez nie pola magnetyczne. Jest to możliwe przy bardzo wysokich temperaturach ( 3000 ° C ), które w dużej mierze uzyskuje się po przejściu błysku. Po utworzeniu kula rozprasza swoją energię w postaci termicznej i świetlnej. To obniża jego temperaturę, aż przewodność plazmy jest zbyt niska, aby zapewnić stabilność. Kula ognia następnie kończy swoje istnienie rozpadając się. W 2006 roku ta teoria została przetestowana przez zespół izraelskich badaczy (Eli Jerby i Vladimir Dikhtyar), którym udało się stworzyć mini-kulki ognia (o średnicy trzech centymetrów) dzięki prostej zmodyfikowanej kuchence mikrofalowej, która bombarduje mikrofalami. próbka krzemu. Jednak ten eksperyment jest tylko połową sukcesu, ponieważ mini-kulki ogniste przeżywają tylko kilka tysięcznych sekundy (tj. 1000 do 100 000 razy mniej niż zjawisko obserwowane w naturze).
W obu przypadkach uważa się, że trwałość pioruna kulistego, jak również jego niewrażliwość na konwekcję (nie rośnie pomimo wysokiej temperatury) można utrzymać dzięki silnemu promieniowaniu elektromagnetycznemu pioruna. Akademia Nauk Federacji Rosyjskiej organizuje co roku RCCNT-BL ( Rosyjskie Konferencje na temat Zimnej Jądrowej Transmutacji Pierwiastków Chemicznych i Błyskawicy Kulowej ). Konferencje te regularnie podsumowują aktywne badania prowadzone na te tematy w Rosji. Zjawisko „piorunów kulowych” jest w rzeczywistości szczególnie badane przez zespoły zajmujące się kontrolowaną fuzją i napędem kosmicznym. Termin „plazmoid” to naukowa nazwa błyskawicy kulowej. Istnieją dwa rodzaje plazmoidów: typ alfa (pierścień prądu elektrycznego ograniczony swoim polem) i typ beta (wyładowanie elektryczne owinięte wokół powierzchni torusa i ograniczające jego własne pole magnetyczne). W obu przypadkach prawa Maxwella powodują, że spadek prądu indukuje wzrost pola magnetycznego, co przyczynia się do utrzymywania się zjawiska przez zmienny czas. Prawdziwe wiry skondensowanej i samowystarczalnej energii elektrycznej, plazmoidy być może umożliwią przezwyciężenie ogromnych problemów technicznych napotykanych w instalacjach typu tokamak .
Sugeruje się, że piorun kulisty jest oparta na sferycznie symetryczne nieliniowych drgań cząstek naładowanych w osoczu - analogu z Langmuira przestrzeni solitonu . Oscylacje te zostały opisane zarówno w podejściu klasycznym, jak i kwantowym. Stwierdzono, że najbardziej intensywne oscylacje plazmy występują w centralnych obszarach piorunów kulistych. Sugerowano, że stany naładowanych cząstek, które oscylują promieniście, z przeciwnie zorientowanymi zwojami - analogiczne do par Coopera - mogą pojawić się wewnątrz błyskawicy kulowej. Zjawisko to z kolei może prowadzić do stanu nadprzewodzącego (na materii) w piorunie kulowym. Wcześniej rozważano pomysł nadprzewodnictwa w piorunie kulowym. W modelu tym uwzględniono również możliwość istnienia pioruna kulowego z rdzeniem kompozytowym.
Z kreskówek wywołują to zjawisko: