Será que o mistério do relâmpago da bola foi resolvido? | Terra

Série de imagens mostrando a criação de um fenómeno parecido com uma bola de luz num laboratório. Imagem através de David M. Friday et. al/ BBC.

Bola relâmpago é um dos fenómenos naturais mais conhecidos que poucos têm visto. Até aos últimos anos, a maioria dos cientistas permaneceu céptica em relação aos relâmpagos de bola; parecia mais mito do que realidade. Hoje em dia, a credibilidade dos relâmpagos de rua de bola entre os cientistas é mais forte, mas continua a ser o caso que a maioria das imagens que se vêem em linha a pretenderem ser relâmpagos de bola são apenas imagens sobre-expostas de relâmpagos vulgares. De facto, nenhum perito que pedimos nos poderia indicar uma imagem real de relâmpagos com bola na natureza. O que é um relâmpago de bola? Desde a época dos primeiros gregos, tem havido relatos de pequenas bolas de luz brilhante semelhante à de um plasma a mover-se sobre o solo e depois a desaparecer. A explicação ainda escapa na sua maioria aos cientistas, embora várias explicações tenham sido agora dadas. E agora há uma nova resposta potencial, baseada em pesquisas anteriores, a este mistério desconcertante.

A pesquisa foi publicada num novo artigo revisto por pares na edição de Julho de 2019 da revista Optik por Vladimir Torchigin da Academia de Ciências Russa.

Como o nome sugere, os relâmpagos de bola têm sido frequentemente pensados como uma forma de relâmpago. Contudo, pode não ser esse o caso; pode não ser um relâmpago de verdade. Uma hipótese anteriormente proposta por Torchigin tinha sugerido que estes estranhos orbes são simplesmente luz presa dentro de uma esfera de ar rarefeito. O novo artigo agora expande essa ideia e propõe parâmetros físicos de como estas coisas poderiam existir.

Torchigin tinha sugerido anteriormente que as esferas de luz consistem em fotões – partículas elementares que são unidades básicas de luz – ricocheteando dentro de uma bolha de ar da sua própria fabricação. A sua hipótese baseia-se na premissa de que como qualquer partícula absorve e emite radiação electromagnética, existe um recuo referido como a força de Abraham-Lorentz. O derrame de luz de um raio faz com que as partículas do ar se abanem à medida que absorvem e transmitem a radiação electromagnética.

Estas forças são normalmente muito pequenas, mas poderiam ser amplificadas nas condições certas: a geração de uma fina camada de ar que refracta a luz de volta sobre si mesma. Do resumo do artigo:

Mostramos que o comportamento misterioso e intrigante dos relâmpagos de bola, observado por muitas testemunhas oculares, é explicado na suposição de que os relâmpagos de bola consistem apenas em luz e ar comprimido. Em contraste com uma bolha de sabão, a casca esférica de um relâmpago de bola consiste em ar altamente comprimido, no qual a luz branca comum gira em todas as direcções possíveis. A luz comprime o ar devido à pressão electrostática óptica. Por sua vez, a concha de ar comprimido é um guia de luz bidimensional que impede a propagação da luz no espaço livre. Assim, o relâmpago de bola é uma luz auto-confinada num meio óptico não linear na forma da atmosfera de ar convencional.

A fina camada de ar assemelhar-se-ia à película de uma bolha de sabão. Esta “bolha” poderia focar a luz como uma lente. Quando a luz fosse suficientemente intensificada, as partículas de ar seriam empurradas para um limite exterior – a película da bolha – onde os fotões poderiam ser concentrados durante segundos de cada vez.

Uma gravura de 1901 retratando um relâmpago de bola voadora. Imagem via Wikimedia.

algumas destas bolhas “embrionárias” desapareceriam de novo rapidamente devido à falta de luz ou a uma superfície de bolha que não está completamente fechada. As que duraram mais tempo seriam o que chamamos relâmpago de bola.

Então como é que a Torchigin chegou a estas conclusões?

A hipótese é uma combinação de pressupostos anteriores com modelos físicos que diminuem a densidade da luz e a pressão do ar necessária para produzir tais bolhas com foco de luz. Será esta a resposta completa? Ainda não. Há alguns detalhes que ainda não explica, como por exemplo um caso na China há alguns anos atrás em que um raio de bola foi relatado após uma queda de raio. O evento foi capturado num espectrógrafo, pelo que os cientistas conseguiram obter uma quebra do seu espectro electromagnético. Pode também não explicar os cheiros sulfurosos por vezes relatados. Mas pode levar a experiências que confirmariam ou desmascarariam esta última proposta de como funciona um raio de bola.

A queda de raio de bola tem sido relatada há séculos. Os orbes são tipicamente do tamanho de uma toranja, movendo-se lentamente sobre o solo. Foram vistos durante tempestades eléctricas, daí as primeiras teorias de que eram simplesmente uma forma diferente de relâmpago. Normalmente desaparecem após 10 segundos, silenciosamente, mas por vezes pode ouvir-se um som de explosão. Foram até observados a passar por janelas fechadas!

Um conceito artístico de uma esfera de relâmpago de bola.

Noutra teoria, o engenheiro da Universidade de Canterbury John Abrahamson sugeriu que o relâmpago de bola poderia ser o resultado de material terrestre vaporizado ser empurrado para cima por uma onda de choque de ar. A sílica vaporizada condensa-se em nanopartículas – partículas microscópicas com pelo menos uma dimensão inferior a 100 nanómetros – e é unida por cargas eléctricas. A sílica aquece devido a uma reacção química entre o silício e o oxigénio no ar.

Três características básicas dos raios de bola foram descritas nos anos 70 por Stanley Singer: a duração, o movimento flutuante e o súbito desaparecimento. Todas precisam de ser explicadas por quaisquer teorias propostas.

Um dos primeiros relatórios documentados de relâmpagos de bola é de um domingo tempestuoso de 1638. Uma igreja paroquial em Devonshire, Inglaterra, foi incendiada e algumas das pessoas que lá se encontravam foram mortas. Houve milhares de avistamentos desde então. Relâmpagos de bola, ou pelo menos algo semelhante, foram mesmo criados no laboratório. Num estudo de 2007, publicado na revista Physical Review Letters, investigadores da Universidade Federal de Pernambuco no Brasil utilizaram electricidade para vaporizar pequenas bolachas de silício. Isto criou esferas azuis ou laranjas-brancas do tamanho de bolas de pingue-pongue que pairavam por cerca de oito segundos.

Bottom line: O relâmpago das bolas há muito que é um fenómeno misterioso, cuja explicação tem escapado aos cientistas durante centenas de anos. Mas graças à investigação contínua de cientistas como Torchigin, parece que a resposta a este puzzle pode finalmente estar próxima.

Source: Física de uma bola relâmpago em forma de bolha de luz

Via Science Alert

Paul Scott Anderson teve uma paixão pela exploração espacial que começou quando ele era criança quando assistiu ao Cosmos de Carl Sagan. Enquanto estava na escola, era conhecido pela sua paixão pela exploração do espaço e astronomia. Começou o seu blogue The Meridiani Journal em 2005, que era uma crónica de exploração planetária. Em 2015, o blog foi rebaptizado como Planetaria. Embora interessado em todos os aspectos da exploração do espaço, a sua principal paixão é a ciência planetária. Em 2011, começou a escrever sobre o espaço numa base freelance, e agora escreve actualmente para AmericaSpace and Futurism (parte de Vocal). Também escreveu para Universe Today e SpaceFlight Insider, e também foi publicado em The Mars Quarterly e fez escritos suplementares para a conhecida aplicação iOS Exoplanet para iPhone e iPad.