Физики Китайской академии наук создали в лаборатории светящуюся плазменную сферу. Она сохраняла форму около 100 наносекунд: за это время её размер вырос примерно с 80 до 400 микрометров, а расширялась она медленнее обычного горячего плазменного облака. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics 16 апреля 2026 года.

Авторы считают, что наблюдали электромагнитный солитон. Так называют волну, которая сохраняет форму благодаря балансу физических процессов. Сфера проявляла некоторые признаки, напоминающие шаровую молнию, но сама шаровой молнией не была.

Как возникла плазменная сфера

Исследователи направили фемтосекундный лазер на острый вольфрамовый наконечник. На его конце возникла мощная терагерцевая электромагнитная волна. Она ионизировала аргон в струе газа: выбивала электроны из атомов и превращала газ в плазму.

Плазма образовала светящуюся оболочку вокруг области, где удерживалась электромагнитная энергия. Камера с временным разрешением в 2 наносекунды фиксировала расширение сферы. Спектральные измерения показывали, как менялось её излучение по мере охлаждения.

Движение сферы соответствовало расчётам для электромагнитного солитона. В моделировании обычная горячая плазма остывала и расплывалась значительно быстрее. Авторы связывают более долгую жизнь сферы с постоянной передачей энергии от электромагнитного поля к плазменной оболочке.

Почему это не объяснение шаровой молнии

Лабораторная сфера и шаровая молния похожи внешне: обе имеют округлую светящуюся форму, плазменную оболочку, расширяются и излучают в широком диапазоне, от ультрафиолета до инфракрасного. Но природное явление возникает в атмосфере, а эксперимент проводили в подготовленной системе с вольфрамовым наконечником, струёй аргона и заданным терагерцевым возбуждением.

В обзоре Александра Кёля, опубликованном в 2021 году в журнале History of Geo- and Space Sciences, описаны 41 случай из восьми стран за период с 1868 по 2020 год. Наблюдения различаются по размеру объектов, длительности и связи с грозой. Некоторые очевидцы сообщали, что шары взаимодействовали с проводами или другими предметами. Инструментальных записей мало, поэтому единой теории шаровой молнии пока нет.

Исследователи также рассчитали, как мог бы выглядеть такой солитон при другой частоте возбуждения. Согласно расчёту, микроволны частотой около 1 ГГц могли бы создать структуру метрового масштаба, существующую примерно секунду. Это теоретическое масштабирование, а не результат прямого опыта. Авторы отмечают, что для такого сценария нужна высокая плотность энергии, которую трудно получить экспериментально.

Представим, что в прозрачной камере удалось удержать устойчивое кольцо дыма. Расчёт показывает, что при другой ширине камеры и скорости потока оно могло бы сохраняться дольше. Такой опыт проверил бы механизм устойчивости кольца, но не доказал бы, что похожие кольца в природе возникают тем же способом. Так и с плазменным солитоном: физики получили воспроизводимую модель одного возможного механизма, а не готовое объяснение всех наблюдений шаровой молнии.

Исторический обзор также предупреждает, что лабораторные светящиеся явления нельзя автоматически считать шаровой молнией только из-за внешнего сходства. Поэтому результат китайской группы полезен прежде всего как контролируемая система для изучения солитонов, удержания электромагнитной энергии и проверки отдельных гипотез о природном явлении. Для подготовки разборов таких исследований существуют материалы по подготовке научных статей.

Схема показывает создание светящейся плазменной сферы в струе аргона, сравнение её динамики с моделью солитона и ограничение расчётного масштабирования к природной шаровой молнии

Фото: R Bude / Pexels