Fabriquer de la foudre en boule et l'instrumenter

Pourquoi la bibliothèque le suggère

L'objet auquel une boule de laboratoire doit être confrontée, sur le graphique même de la bibliothèque : environ cinq mètres de diamètre et allumé un peu plus d'une seconde et demie — la seule entrée ici mesurée en plein air.

L'échelle des durées de vie

Toutes les architectures de plasmoïde publiées dans cette bibliothèque sur un seul tracé : la taille de l'objet contre sa durée de vie. Les objets de laboratoire sont en bas à gauche, les objets naturels en haut à droite, et l'écart entre les deux reste exactement aussi large que les mesures le laissent.

• Fabriqué en laboratoire
• Observé dans la nature
• L'intervalle ouvert

Architecture du plasmoïde

Le plasmoïde du focus à plasma denseLa colonne du pinch Z à écoulement cisailléFoudre en boule naturelle, avec spectreFoudre en boule vue par des observateurs qualifiésL'amas de charge de Shoulders

Architecture sélectionnée: Foudre en boule naturelle, avec spectre

L'événement du plateau de Qinghai en juillet 2012 : une boule lumineuse d'environ cinq mètres qui a dérivé un peu plus d'une seconde et demie, et la première foudre en boule naturelle saisie en spectre. Ses raies sont des éléments du sol, présents pendant toute la vie de l'objet.

Taille rapportée:

5E0 m

Durée de vie rapportée:

1,5E0 – 1,7E0 s

L'intervalle ouvert: 5 décades de durée de vie séparent ici l'objet de laboratoire le plus durable de l'objet naturel le plus bref. Rien dans ce dessin ne traverse cet intervalle, parce qu'aucune mesure de cette bibliothèque ne le traverse.

Rapporté, durée de vie pas encore mesurée: L'amas de charge de Shoulders.

Lire la fiche derrière ces chiffres (en anglais)

Un groupe de l'Université fédérale du Pernambouc a frappé un arc électrique sur une plaquette de silicium pur et a produit des boules incandescentes orange-blanc à peu près de la taille d'une balle de golf, tournant, rebondissant et durant des secondes plutôt que la fraction de seconde que gère une étincelle chaude — démontrant le mécanisme proposé dans Nature en 2000, dans lequel une frappe réduit la silice en vapeur de silicium qui se condense en particules à l'échelle nanométrique qui luisent en se réoxydant (Production of Ball-Lightning-Like Luminous Balls by Electrical Discharges in Silicon, 2007). Le pendant naturel est une capture par spectrographe sans fente sur le plateau du Qinghai : une boule d'environ cinq mètres de diamètre, dérivant à environ 8,6 mètres par seconde, durant un peu plus d'une seconde et demie, son spectre portant des raies d'émission de silicium, de fer et de calcium — le sol que la foudre venait de frapper — pendant toute la durée de vie de l'objet (Observation of the optical/spectral characteristics of ball lightning, 2014). Et le canal observationnel a désormais une seconde jambe instrumentée : des rapports publics structurés confrontés à un réseau professionnel de localisation de la foudre, les données du réseau corroborant le témoin dans les sept cas étudiés, et un résultat physique en découlant immédiatement — la boule ne se forme pas nécessairement là où la décharge a frappé le sol (First comparisons of ball-lightning report website data with lightning-location-network data, 2022). La carte que le domaine dresse de lui-même, séparant les événements naturels des formations lumineuses à longue durée de vie fabriquées délibérément, est Long-Lived Luminous Formations, Ball Lightning, and Their Researches (2022).

L'expérience ou la construction

Reproduire la recette de l'arc sur silicium — elle nécessite une alimentation d'arc, une plaquette de silicium et une caméra — puis faire ce que la mesure naturelle rend possible : placer un spectrographe sans fente sur sa propre boule de laboratoire et comparer son spectre, raie par raie, avec le spectre naturel. La mesure qui tranche est le spectre d'émission et la durée de vie de la boule de laboratoire contre le spectre naturel publié, avec la composition du substrat variée pour que les raies se déplacent où la chimie dit qu'elles devraient. Si l'objet de laboratoire reproduit le spectre naturel quand on lui fournit les bons éléments, le mécanisme est tranché ; sinon, le résidu est la partie intéressante et il est mesuré plutôt que débattu.