На даний момент має близько 200 теорій походження.
Розповіді про спостереження кульової блискавки відомі вже дві тисячі років. Перше статистичне дослідження цих повідомлень було проведено французом Ф. Араго 150 років тому.
У його книзі було описано 30 випадків спостереження кульових блискавок. Статистика невелика, і не дивно, що багато фізиків позаминулого століття, включаючи Кельвіна і Фарадея, були схильні вважати, що це або оптична ілюзія, або явище зовсім інший, неелектричної природи. Однак з тих часів кількість і якість повідомлень зросла; на сьогоднішній день задокументовано близько 10 тисяч випадків спостереження кульової блискавки.
Кульова блискавка завжди з'являється в грозову, штормову погоду; часто, але не обов'язково, поряд зі звичайними блискавками. Найчастіше вона як би «виходить» з провідників або породжується звичайними блискавками, іноді спускається з хмар, в рідкісних випадках - несподівано з'являється в повітрі або, як повідомляють очевидці, може вийти з будь-якого предмета (дерево, стовп).
Найчастіше кульова блискавка рухається горизонтально, приблизно в метрі над землею, досить хаотично. Має тенденцію «заходити» в приміщення, протискуючись при цьому крізь маленькі отвори. Часто кульова блискавка супроводжується звуковими ефектами - тріском, писком, шумами. Наводить радіоперешкоди. Нерідкі випадки, коли спостерігається кульова блискавка акуратно облітає знаходяться на шляху предмети, так як, за однією з теорій, кульова блискавка вільно переміщається по еквіпотенціальною поверхнею.
Кульова блискавка в середньому живе від 10 секунд до декількох годин, після чого зазвичай вибухає. Зрідка вона повільно гасне або розпадається на окремі частини. Якщо в спокійному стані від кульової блискавки виходить незвичайно мало тепла, то під час вибуху вивільнена енергія іноді руйнує або оплавляє предмети, випаровує воду.
Розмір (діаметр) кульових блискавок варіюється від декількох сантиметрів до метра. Форма в переважній більшості випадків сферична, однак були повідомлення про спостереження витягнутих, дископодібних, грушовидних кульових блискавок.
Типова сумарна потужність випромінювання - близько 100 Вт; світіння іноді тьмяніше, іноді яскравіше. Колір - починаючи від білого і жовтого, закінчуючи зеленим. Часто відзначалася плямистість світіння.
Треба визнати, що мова йде поки лише про спроби - немає жодного випадку штучного отримання кульової блискавки подібної природного в лабораторних умовах, крім випадку з винахідником Трунова В.Д. засновником Центру кульоблискавичних досліджень, які отримували повноцінну кульову блискавку на власною запатентованою установці, при отриманні кульової блискавки були зареєстровані основні вихідні дані, що дозволяють не тільки зрозуміти суть освіти кульової блискавки, але і застосовувати її для господарських потреб. Але до сих пір Трунов не має можливості зареєструвати своє відкриття "Явище утворення кульової блискавки" через відсутність на Україні законодавчої бази для реєстрації відкриттів.
Перш за все, оскільки в появі кульових блискавок простежується явна зв'язок з іншими проявами атмосферної електрики (наприклад, звичайної блискавкою), то більшість дослідів проводилося за наступною схемою: створювався газовий розряд (а світіння газового розряду - річ відома), і потім шукалися умови, коли світиться розряд міг би існувати у вигляді сферичного тіла.
Першими такими спробами можна вважати досліди Тесли в кінці XIX століття. У своїй короткій замітці він повідомляє, що, за певних умов, запалюючи газовий розряд, він, після вимкнення напруги, спостерігав сферичний світиться розряд діаметром 2-6 см. Проте Тесла, не повідомляв подробиці свого експерименту, так що його відтворення вкрай важко.
З тих пір ситуація принципово не змінилася. Дослідники могли отримувати короткочасні газові розряди сферичної форми, що жили максимум кілька секунд. Однак залишається відкритим питання про зв'язок цих розрядів з тієї кульовою блискавкою, яка зустрічається в природі.
Безпосередньо з спостережень слідують такі властивості кульової блискавки:
По-перше, кульова блискавка пов'язана з електрикою, тобто з електричними явищами в газах. У процесі її зародження або життя вкрай важлива присутність сильного електричного поля, що створює газовий розряд.
По-друге, очевидно, що всередині кульової блискавки є область дуже високих температур - саме тому вона і світиться. Швидше за все, ця область складається з плазми - адже при температурах в декілька тисяч градусів за Кельвіном газ переходить в стан плазми.
Нарешті, ясно, що кульова блискавка - це не стійка, а метастабільна система. Це, мабуть, розпад плазмового згустку, але тільки чомусь вкрай уповільнений.
Питання і загадки
Можна сформулювати кілька питань, відповіді на які повинна дати повна теорія кульової блискавки:
Чому кульова блискавка настільки стійка? Адже якщо це газоподібне освіту, то при таких температурах цей газ або плазма тут же перемішається з навколишнім повітрям. Що перешкоджає такому перемішуванню?
Звідки береться така стійкість форми? Це має означати наявність досить сильного поверхневого натягу на межі, яка відділяє кульову блискавку від навколишньої атмосфери. Невже таке можливо на кордоні розділу двох газів?
Чому кульова блискавка не спливає? Адже хмара гарячого газу має спливати під дією сили Архімеда!
Як кульова блискавка примудряється існувати протягом такого тривалого часу? Адже якщо всередині неї плазма і якщо немає підживлення енергією ззовні, то чому плазма моментально НЕ рекомбинирует? Може бути, є зовнішнє підживлення енергією, невидима оку?
Звідки в кульової блискавки такі запаси енергії (а адже за оцінками, типова кульова блискавка містить десятки і сотні кілоджоулів)?
Як кульова блискавка примудряється обходити перешкоди, протікати крізь невеликі отвори? Адже якщо це просто заряд, то він повинен притягатися до навколишніх тіл. Чому тут не виявляються прості закони електростатики?
Деякі гіпотези про природу кульової блискавки
Всі гіпотези про природу кульової блискавки можна розділити на два класи за ознакою місця енергетичного джерела, що підтримує існування кульової блискавки. Це - гіпотези припускають зовнішнє джерело і гіпотези вважають що джерело знаходиться всередині кульової блискавки.
Наприклад, гіпотеза Капіци: між хмарами і землею виникає стояча електромагнітна хвиля, і коли вона досягає критичної амплітуди, в будь-якому місці (частіше за все, ближче до землі) виникає пробій повітря, утворюється газовий розряд. В цьому випадку кульова блискавка виявляється як би «нанизана» на силові лінії стоячої хвилі і буде рухатися вздовж провідних поверхонь. Стояча хвиля тоді відповідає за енергетичне підживлення кульової блискавки.
Принципово іншу гіпотезу пропонує Смирнов, який займається проблемою кульової блискавки багато років. У його теорії ядро кульової блискавки - це переплетена чарункова структура, щось на зразок аерогеля, яка забезпечує міцний каркас при малій вазі. Тільки нитки каркасу - це нитки плазми, а не твердого тіла. І енергетичний запас кульової блискавки цілком ховається у величезній поверхневої енергії такої мікропористої структури. Термодинамічні розрахунки на основі цієї моделі, в принципі, не суперечать спостережуваним даними.
Цікаву гіпотезу пропонує професор Самарського аерокосмічного університету. На його думку, кульова блискавка являє собою згусток низькотемпературної радіоактивної плазми, що виникає в процесі β-розпаду ядер радіоактивного фосфору в зв'язаний стан. Іншими словами, першопричини виникнення ШМ лежать поза фізики електричного розряду в газах.
Яка з теорій достовірна - перевірити неважко: критерієм буде служити експеримент. Нехай хоч якась теорія зможе чітко сказати, як саме можна створити кульову блискавку в лабораторії.
Саме такою теорією, яка пропонує спосіб створення незвичайного стану речовини, здатного акумулювати і зберігати значний час енергію, є припущення, що кульова блискавка - це ридберговских речовина. Група L.Holmlid. займається приготуванням ридберговских речовини в лабораторних умовах поки аж ніяк не з метою виробництва кульових блискавок, а в основному з метою отримання потужних електронних і іонних потоків, використовуючи те, що робота виходу ридберговских речовини дуже мала, кілька десятих електронвольт.
Припущення, що кульова блискавка є ридберговских речовиною, описує набагато більше її спостережуваних властивостей, від здатності виникати при різних умовах, складатися з різних атомів, і до здатності проходити крізь стіни і відновлювати кулясту форму. Конденсатом ридберговских речовини намагаються також пояснити плазмоїди, одержувані в рідкому азоті
Абсолютно новий і несподіваний підхід до пояснення природи кульової блискавки пропонується протягом останніх шести років в публікаціях. згідно з якими кульова блискавка є некогерентним оптичним просторовим Солітони. кривизна якого відмінна від нуля. У перекладі на більш доступну мову кульова блискавка являє собою тонкий шар сильно стисненого повітря, в якому по всіляких напрямках циркулює звичайний інтенсивний білий світ. Це світло за рахунок створюваного ним електрострикційних тиску забезпечує стиснення повітря. У свою чергу, стиснене повітря виступає в якості світловода, який перешкоджає випромінюванню світла у вільний простір.
Можна сказати, що кульова блискавка - це самообмеження інтенсивне світло або світловий міхур, який виник зі звичайної лінійної блискавки. Як і звичайний світловий промінь, світловий міхур в земній атмосфері зміщується в напрямку градієнта показника заломлення повітря, в якому він знаходиться. Зазначений підхід дозволяє дати відповіді на деякі пункти вищенаведеного розділу Питання і Загадки. Що стосується спроб лабораторного відтворення кульових блискавок, то Науер в 1953 і 1956 роках повідомляв про отримання світяться об'єктів, наглядові властивості яких повністю збігаються з властивостями світлових бульбашок.
Властивості світлових бульбашок можна отримати теоретично на основі загальноприйнятих фізичних законів. Спостережувані Науером об'єкти не схильні до дії електричних і магнітних полів, випромінюють світло зі своєї поверхні, вони можуть обходити перешкоди і зберігають цілісність після проникнення через невеликі отвори. Науер припускав, що природа цих об'єктів ніяк не пов'язана з електрикою. Щодо малий час життя таких об'єктів (кілька секунд) пояснюється малої запасеної енергією через слабкої потужності використовуваного електричного розряду.
При збільшенні збереженої енергії збільшується ступінь стиснення повітря в оболонці світлового міхура, що веде до поліпшення здатності світловода обмежувати циркулює в ньому світло і до відповідного збільшення часу життя світлового міхура. Роботи Науера представляють собою унікальний випадок, коли експериментальне підтвердження теорії з'явилося на 50 років раніше самої теорії.