A gömbvillám kialakulása: A villámok fizikájában leírt jelenség, hogy léteznek a Földről induló színes ioncsatornák. Nehezen foltozhatóak, csak a nagysebességű kamerák felvételein észlelhetőek, nem a felhővillámok részei. Amikor elektromos légköri feszültség több tízezer Volt/centiméter, ionizálja a levegőben az oxigént, nitrogént. A Földről induló, helyhez kötött ioncsatornákat ionizált oxigén és nitrogén atomok alkotják, így szennyezések is lehetségesek. A gömbvillámok forrásai a Földről induló ioncsatornák, a feltételezésünk szerint. Ha a légköri feszültség elegendően nagy, és ha az ionok elegendő számban jöttek létre, kialakul az ioncsatorna negatív ellenállású állapota, amit parázsfényként, koronakisülésként ismerünk. A koronakisülésnél az elektron lavinák ütközéses ionizáció-t okoznak. A folyamat önmagát gerjeszti, és létrejön a levegő negatív ellenállású állapota, ami csökkenő feszültségnél is növeli az elektron lavinák intenzitását. A csatorna néha függetlenné válik a külső feszültségtől, a földfelszíntől, és kialakul egy gömbvillám: egy olyan negatív ellenállású állapot, amit ekkor termikus emisszió jellemez. A plazma szabadon lebeg.
Az ívfény negatív ellenállású jelenségével magyarázzuk a gömbvillámok stabilitását. A gömb középen a legintenzívebb a termikus emisszió, ami a felfújódó gömb alak oka. A felületén alacsonyabb a hőmérséklet, a parázsfény a jellemző, a peremén rekombinálódnak az ionok. A kutatás iránya olyan kísérlet, vagy olyan lehetséges megfigyelés, azaz a spektrum mérése, amellyel igazolható az elmélet. // DESCRIPTION OF THE BALL LIGHTNING: We explain the physics of a ball lightning with the physics of arc light. Similar atmospheric phenomena may be the corona discharge and the aurora borealis. The colour of arc light is also caused by ionised oxygen and nitrogen atoms. In the lucky case, the lines of oxygen and nitrogen can be measured in the spectrum of the ball lightning. Nitrogen oxides are formed by heat, during lightning - and atmospheric arc-light - nitrogen is naturally oxidised to form nitrogen oxides with a characteristic odour, as observed. Thermal ionisation is typical of arc-light, and in the case of corona discharge, collision ionisation is typical of ground-ground ionisation. Both types of ionisation are caused by the negative resistivity (dynamic resistance, which does not exist at zero voltage) state of the plasma, which is considered to be the stability condition of the spherical filament. In the negative-resistance state, the current, i.e. the number of ions, increases as the voltage decreases, and the current is limited only by the conservation laws.
The negative resistance phenomenon of arc light is the explanation for the stability of the spherical lightning. Thermal emission is most intense in the centre of the sphere, which is the cause of the inflating spherical shape. The surface has a lower temperature, is characterised by glowing embers, and the ions recombine at the rim. The direction of the research is an experiment or a possible observation, i.e. a measurement of the spectrum, to verify the theory.
- (https://web.archive.org/web/20050224120205/http://www.sulinet.hu/termeszetvilaga/archiv/2000/0015/21.html)
A gömbvillám kialakulása: A villámok fizikájában leírt jelenség, hogy léteznek a Földről induló színes ioncsatornák. Nehezen foltozhatóak, csak a nagysebességű kamerák felvételein észlelhetőek, nem a felhővillámok részei. Amikor elektromos légköri feszültség több tízezer Volt/centiméter, ionizálja a levegőben az oxigént, nitrogént. A Földről induló, helyhez kötött ioncsatornákat ionizált oxigén és nitrogén atomok alkotják. A gömbvillámok forrásai a Földről induló ioncsatornák, a feltételezésünk szerint. Ha a légköri feszültség elegendően nagy, és ha az ionok elegendő számban jöttek létre, kialakul az ioncsatorna negatív ellenállású állapota, amit parázsfényként, koronakisülésként ismerünk. A koronakisülésnél az elektron lavinák ütközéses ionizáció-t okoznak. A folyamat önmagát gerjeszti, és létrejön a negatív ellenállású állapot, ami csökkenő feszültségnél is növeli az elektron lavinák intenzitását: a csatorna néha függetlenné válik a külső feszültségtől, a földfelszíntől, és kialakul egy gömbvillám: egy olyan negatív ellenállású állapot, amit ekkor termikus emisszió jellemez. A termikus emisszió növeli a részecskék mozgékonyságát, a plazma szabadon lebeghet.
Az ívfény negatív ellenállású jelenségével magyarázzuk a gömbvillámok stabilitását. A gömb középen a legintenzívebb a termikus emisszió, ami a felfújódó gömb alak oka. A felületén alacsonyabb a hőmérséklet, a parázsfény a jellemző, a peremén rekombinálódnak az ionok. A gömbvillám összességében elektromosan közel semleges. A kutatás iránya olyan kísérlet, vagy olyan lehetséges megfigyelés, azaz a spektrum mérése, amellyel igazolható az elmélet. // DESCRIPTION OF THE BALL LIGHTNING:
We explain the physics of a ball lightning with the physics of arc light. Similar atmospheric phenomena may be the corona discharge and the aurora borealis. The colour of arc light is also caused by ionised oxygen and nitrogen atoms. In the lucky case, the lines of oxygen and nitrogen can be measured in the spectrum of the ball lightning. Nitrogen oxides are formed by heat, during lightning - and atmospheric arc-light - nitrogen is naturally oxidised to form nitrogen oxides with a characteristic odour, as observed. Thermal ionisation is typical of arc-light, and in the case of corona discharge, collision ionisation is typical of ground-ground ionisation. Both types of ionisation are caused by the negative resistivity (dynamic resistance, which does not exist at zero voltage) state of the plasma, which is considered to be the stability condition of the spherical filament. In the negative-resistance state, the current, i.e. the number of ions, increases as the voltage decreases, and the current is limited only by the conservation laws.
The negative resistance phenomenon of arc light is the explanation for the stability of the spherical lightning. Thermal emission is most intense in the centre of the sphere, which is the cause of the inflating spherical shape. The surface has a lower temperature, is characterised by glowing embers, and the ions recombine at the rim. The direction of the research is an experiment or a possible observation, i.e. a measurement of the spectrum, to verify the theory.
Amennyiben színeket feleltetünk meg a hőmérsékletnek és a hullámhosszaknak 1800K és 5600K fok között, akkor:
Szinhőmérsékletek: (https://hu.wikipedia.org/wiki/Sz%C3%ADnh%C5%91m%C3%A9rs%C3%A9klet)
A gömbvillámok keletkezésének fizikai modellezésére ismert jelenségeket használunk, a koronakisülést, aminek a Földről induló, nehezen észrevehető ioncsatorna a forrása (https://en.wikipedia.org/wiki/Corona_discharge). A koronakisülés a levegő helyi ionizációja, és olyan helyeken keletkezik, ahol az elektromos mező (potenciálgradiens) erőssége meghaladja a levegő dielektromos szilárdságát, az utóbbi erősen függ a páratartalomtól. Gyakran kékes izzásként látható a levegőben (Szent Elmo-tűz).
Két fajtája van, a pozitív és negatív koronák. A kétféle koronakisülés fizikai működése alapvetően eltér. Oka, hogy az elektronok és a pozitívan töltött ionok tömege, mozgékonysága lényegesen különbözik. Amikor az elektronok ütközéses ionizációt okoznak, elég nagy feszültség különbségnél az elektronlavinák keletkeznek könnyebben. Pozitív koronában az összes elektron befelé mozog az ionfelhőbe, az ionok pedig kifelé taszítódnak, a negatív koronában ellenkezőleg. A gömbvillám egy golyamat, nem statikus töltések alkotják. A korona fényét az okozza, hogy az elektronok pozitív ionokkal rekombinálódva semleges atomokat alkotnak, amikor az elektron visszatér az eredeti energiaszintjére, fotonokat bocsát ki. A fotonok további atomok ionizációját is okozhatják, fenntartva az ionizációt.
Elég nagy légköri feszültségnél a folyamat önmagát gerjeszti és függetlenné válik a külső feszültségtől (negatív ellenállású állapot: az áram állandó vagy nő, miközben a feszültség csökken vagy állandó), ami
az önfenntartó plazma stabilitásának feltétele.
A levegő gyújtási feszültségénél az elektronok már elegendően nagy energiájúak ahhoz, hogy képesek legyenek termikus emisszióra, (https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_ionization), megjelenik az ívfény. Az ívfényt a termikus elektron emisszió jellemzi, a plazmában többszörösen ionizált atomok is lehetnek, és a hőmérséklete ugrásszerűen megnő (10 000 K fok is lehet), ez a gömbvillám esete.
- (https://web.archive.org/web/20050224120205/http://www.sulinet.hu/termeszetvilaga/archiv/2000/0015/21.html)