البرق الكروي: ظاهرة كهربائية غامضة حيرت العلماء لقرون

مقدمة: لغز فيزيائي يطفو في الهواء

في سجلات الظواهر الطبيعية الغامضة، تحتل ظاهرة البرق الكروي (Ball Lightning) مكانة فريدة ومحيرة. على مدى قرون، تناقلت الأجيال قصصاً عن كرات ضوئية متوهجة، تظهر فجأة أثناء العواصف الرعدية، وتتحرك بطرق تتحدى قوانين الفيزياء المعروفة، قبل أن تختفي بنفس الغموض الذي ظهرت به. لم تكن هذه المشاهدات مجرد حكايات شعبية، بل وثّقها طيارون، وبحارة، وعلماء، وعامة الناس، مما أجبر المجتمع العلمي على الاعتراف بوجودها كظاهرة حقيقية تتطلب تفسيراً. على عكس البرق الخطي التقليدي الذي يظهر كلمح خاطف من الضوء يربط بين السحابة والأرض، فإن البرق الكروي يتخذ شكلاً كروياً أو شبه كروي، ويستمر وجوده لعدة ثوانٍ، وأحياناً دقائق، ويتحرك ببطء في الهواء، بل ويُشاع أنه يخترق الجدران والنوافذ الزجاجية. هذا السلوك الشاذ جعل من البرق الكروي أحد أكثر الألغاز استعصاءً في فيزياء الغلاف الجوي والفيزياء البلازمية. تستعرض هذه المقالة الأكاديمية ظاهرة البرق الكروي من منظور شامل، بدءاً من سجلاتها التاريخية وخصائصها الفيزيائية المرصودة، مروراً بتحليل عميق لأبرز النظريات العلمية التي حاولت تفسيرها، وانتهاءً بالجهود المخبرية الحديثة لإعادة إنتاجها والتحديات التي ما زالت تواجه الباحثين في سعيهم لكشف أسرار هذا الضيف السماوي الغامض.

المشاهدات التاريخية والخصائص الفيزيائية للبرق الكروي

تعود أولى الإشارات الموثقة لما يمكن اعتباره البرق الكروي إلى العصور القديمة. فقد وردت في نصوص تاريخية من مختلف الحضارات أوصاف لأجرام نارية غريبة تظهر خلال العواصف. ومع ذلك، فإن أحد أشهر التقارير الموثقة يعود إلى عام 1753، حين كان الفيزيائي جورج فيلهلم ريتشمان في سانت بطرسبرغ بروسيا يحاول تكرار تجربة بنجامين فرانكلين الشهيرة بالطائرة الورقية. خلال عاصفة رعدية، ظهرت كرة نارية زرقاء شاحبة من قضيب البرق الذي نصبه، وانتقلت نحوه وصدمته في جبهته، مما أدى إلى مقتله على الفور، لتكون بذلك أول ضحية مسجلة علمياً لهذه الظاهرة. منذ ذلك الحين، تراكمت آلاف التقارير والشهادات العينية من جميع أنحاء العالم، مما سمح للعلماء بتكوين صورة عامة عن الخصائص الفيزيائية النموذجية لظاهرة البرق الكروي.

بناءً على تحليل كمي لمئات المشاهدات، يمكن تلخيص الخصائص العامة للبرق الكروي في النقاط التالية:

1. الشكل والحجم: يتخذ البرق الكروي غالباً شكلاً كروياً مثالياً، على الرغم من الإبلاغ عن أشكال بيضاوية أو غير منتظمة في بعض الأحيان. يتراوح قطره عادةً بين 10 و 40 سنتيمتراً، أي بحجم يتراوح بين كرة الجريب فروت وكرة الشاطئ، ولكن تم الإبلاغ عن أحجام أصغر بكثير وأكبر بكثير وصلت إلى عدة أمتار.
2. اللون والسطوع: تظهر كرات البرق الكروي بمجموعة واسعة من الألوان، أبرزها الأبيض والأصفر والبرتقالي والأحمر، مع مشاهدات أقل شيوعاً للألوان الزرقاء والخضراء والبنفسجية. غالباً ما يكون سطوعها مشابهاً لسطوع مصباح منزلي بقوة 100 واط، مما يجعلها مرئية بوضوح في وضح النهار. بعض المشاهدات تصف البرق الكروي بأنه شفاف أو شبه شفاف، بينما تصفه أخرى بأنه معتم وذو حدود واضحة.
3. الحركة والمسار: سلوك البرق الكروي الحركي هو أحد أكثر جوانبه إثارة للحيرة. فهو لا يسقط ببساطة تحت تأثير الجاذبية، بل يميل إلى الطفو أو التحرك أفقياً بسرعة ثابتة نسبياً، تقدر ببضعة أمتار في الثانية. غالباً ما يتأثر مساره بالتيارات الهوائية، ولكنه يظهر أحياناً حركة مستقلة تماماً، بل ويبدو أنه يتجنب العقبات. من التقارير الشهيرة قدرة البرق الكروي على دخول المباني من خلال المداخن أو النوافذ المفتوحة، وفي حالات نادرة، يُزعم أنه يمر عبر الزجاج الصلب دون أن يتركه أثراً، وهي خاصية تضع قيوداً صارمة على النماذج النظرية الممكنة.
4. المدة والعمر: على عكس البرق العادي الذي يدوم لأجزاء من الثانية، يمكن لظاهرة البرق الكروي أن تستمر لفترة أطول بكثير. متوسط عمره المرصود يتراوح بين ثانية واحدة وعشر ثوانٍ، ولكن هناك تقارير موثوقة عن استمراره لأكثر من دقيقة. هذه المدة الطويلة نسبياً تمثل التحدي الأكبر أمام النظريات الفيزيائية، إذ كيف يمكن لمصدر طاقة محصور في حجم صغير أن يحافظ على تماسكه وتوهجه لهذه الفترة؟
5. الصوت والرائحة والحرارة: غالباً ما يكون ظهور البرق الكروي مصحوباً بصوت هسهسة أو أزيز، وفي بعض الأحيان يُسمع صوت طقطقة. عند اختفائه، قد يتلاشى بهدوء أو ينتهي بانفجار مدوٍ. العديد من الشهود يبلغون عن رائحة مميزة تشبه رائحة الكبريت المحترق، أو الأوزون، أو أكسيد النيتريك، وهي روائح ترتبط عادة بالتفريغات الكهربائية في الهواء. أما من حيث الحرارة، فالتقارير متضاربة. ففي حين أن بعض المشاهدات تصف البرق الكروي بأنه يصهر أو يحرق الأشياء التي يلامسها، تشير تقارير أخرى إلى أنه لم يشع حرارة محسوسة عند مروره بالقرب من الشهود.

هذه المجموعة المتنوعة من الخصائص تجعل من البرق الكروي ظاهرة معقدة ومتعددة الأوجه، مما يفسر سبب وجود العديد من النظريات المتنافسة التي تحاول فك شفرتها، حيث تركز كل نظرية على تفسير مجموعة معينة من هذه الخصائص المدهشة. إن فهم الطبيعة الفيزيائية للبرق الكروي يتطلب نموذجاً قادراً على استيعاب كل هذه التناقضات الظاهرية.

النظريات العلمية المفسرة لظاهرة البرق الكروي

على مر السنين، تم اقتراح عشرات النظريات لتفسير لغز البرق الكروي، تتراوح بين التفسيرات الكلاسيكية القائمة على فيزياء البلازما إلى الفرضيات الأكثر غرابة التي تستدعي مفاهيم من فيزياء الجسيمات. يمكن تصنيف أبرز هذه النظريات إلى فئات رئيسية، لكل منها نقاط قوة وضعف في تفسير الخصائص المرصودة.

النظريات القائمة على البلازما (Plasma-Based Theories)

كانت الفرضية الأولى والطبيعية هي أن البرق الكروي هو عبارة عن كرة من البلازما (Plasma)، وهي الحالة الرابعة للمادة التي تتكون من غاز متأين (أيونات وإلكترونات حرة). بما أن البرق العادي هو قناة من البلازما، فمن المنطقي افتراض أن البرق الكروي هو شكل مستقر ومحصور من هذه المادة. ومع ذلك، فإن التحدي الرئيسي لهذه النظريات هو تفسير كيفية بقاء كرة البلازما الساخنة متماسكة ومستقرة لعدة ثوانٍ في الغلاف الجوي البارد والكثيف. في الظروف العادية، تتمدد البلازما وتبرد بسرعة فائقة (في أجزاء من الثانية) عند إزالة مصدر الطاقة الذي يولدها.

اقترح الفيزيائي الروسي بيوتر كابيتسا (Pyotr Kapitsa)، الحائز على جائزة نوبل، أن البرق الكروي يتكون من بلازما يتم تغذيتها باستمرار بواسطة موجات ميكروويف (Microwaves) مركزة، تنشأ بشكل طبيعي بين السحب والأرض أثناء العواصف الرعدية. هذا النموذج، المعروف باسم نظرية الميزر-كافيتون (Maser-Caviton)، يمكن أن يفسر قدرة البرق الكروي على المرور عبر الزجاج، حيث أن الموجات الميكروويفية يمكنها اختراق المواد العازلة. ومع ذلك، لم يتم رصد مثل هذه الحزم القوية والطبيعية من الموجات الميكروويفية في الغلاف الجوي، مما يجعل هذه الفرضية تخمينية إلى حد كبير.

النظريات الكيميائية: فرضية غبار السيليكون

في مطلع القرن الحادي والعشرين، برزت نظرية كيميائية قوية قدمها جون أبراهامسون وجيمس دينيس من جامعة كانتربري في نيوزيلندا. تقترح هذه النظرية أن البرق الكروي ليس بلازما بالمعنى التقليدي، بل هو نتاج عملية كيميائية ضوئية. تبدأ العملية عندما تضرب صاعقة برق عادية التربة الغنية بالسيليكا (ثاني أكسيد السيليكون) والكربون. الطاقة الهائلة للصاعقة تؤدي إلى تبخير السيليكا واختزالها إلى بخار السيليكون النقي. عندما يبرد هذا البخار، يتكثف ليشكل شبكة خفيفة ومسامية من جسيمات السيليكون النانوية (Silicon Nanoparticles) المتشابكة، والتي تتخذ شكلاً كروياً.

وفقاً لهذه النظرية، فإن توهج البرق الكروي وطاقته لا يأتيان من بلازما محصورة، بل من الأكسدة البطيئة لجسيمات السيليكون النانوية في الهواء. هذه العملية الكيميائية (احتراق السيليكون) تطلق طاقة على شكل ضوء وحرارة بشكل تدريجي، مما يفسر العمر الطويل نسبياً للبرق الكروي. هذا النموذج يفسر أيضاً العديد من الخصائص الأخرى:

• الحركة: الشبكة النانوية خفيفة جداً، مما يسمح لها بالطفو والتحرك مع تيارات الهواء.
• الرائحة: أكسدة السيليكون قد تنتج مركبات أخرى، مثل غاز الأوزون، وهو ما يتوافق مع الرائحة المبلغ عنها.
• الاختفاء: عندما تتأكسد جميع جسيمات السيليكون، يتلاشى البرق الكروي بهدوء. أما إذا تفككت الشبكة فجأة، فقد يؤدي ذلك إلى أكسدة سريعة ومفاجئة، مما يفسر النهاية الانفجارية في بعض الحالات.
• اللون: يعتمد لون الضوء المنبعث على درجة حرارة الأكسدة وحجم الجسيمات النانوية، وهو ما يفسر التنوع الكبير في ألوان البرق الكروي المرصودة.

حظيت هذه النظرية بدعم تجريبي مهم، وهو ما سنناقشه في القسم التالي، مما يجعلها اليوم واحدة من أبرز النظريات المرشحة لتفسير ظاهرة البرق الكروي.

نظريات أخرى وافتراضات أكثر غرابة

إلى جانب النظريات السابقة، تم اقتراح العديد من الفرضيات الأخرى. بعضها يفترض أن البرق الكروي هو نوع من الدوامات الهوائية (Vortex) التي تحصر بداخلها غازات متوهجة أو أيونات. نظريات أخرى، أقل قبولاً، افترضت أن الظاهرة قد تكون ذات طبيعة نووية، مثل تفاعلات اندماج بارد مصغرة، أو حتى أنها ناتجة عن إفناء المادة المضادة (Antimatter) التي قد تتكون في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. هذه النظريات الأكثر تطرفاً تفتقر إلى الأدلة الداعمة وتواجه صعوبات جمة في تفسير الخصائص العامة المرصودة للبرق الكروي. ومع ذلك، فإن استمرار وجود مثل هذه الفرضيات يعكس مدى صعوبة وتعقيد هذه الظاهرة، وكيف أن البرق الكروي لا يزال يدفع حدود فهمنا للفيزياء.

إن التحدي الذي يواجه العلماء ليس فقط في إيجاد نظرية تفسر إحدى خصائص البرق الكروي، بل في تقديم نموذج موحد يمكنه تفسير جميع السلوكيات المتناقضة التي تم الإبلاغ عنها على مر القرون.

الأبحاث المخبرية والتقدم الحديث في فهم البرق الكروي

كانت الصعوبة الأكبر في دراسة البرق الكروي تكمن في طبيعته العابرة وغير المتوقعة، مما يجعل من المستحيل تقريباً دراسته في بيئته الطبيعية باستخدام أدوات علمية دقيقة. لذلك، تحول تركيز الباحثين في العقود الأخيرة نحو محاولة إعادة إنتاج الظاهرة أو ظواهر شبيهة بها في المختبر. لقد حققت هذه الجهود نجاحات ملحوظة، وقدمت أدلة قوية تدعم بعض النظريات على حساب أخرى.

أحد أبرز الإنجازات التجريبية جاء في عام 2007 على يد فريق من الباحثين في جامعة بيرنامبوكو الفيدرالية في البرازيل، بقيادة جيرسون بايفا وأنطونيو بافاو. استلهم الفريق تجربته من نظرية غبار السيليكون. استخدموا قطبين كهربائيين لتمرير تيار عالٍ عبر رقاقة رقيقة من السيليكون النقي، مما أدى إلى تبخير المادة. النتيجة كانت مذهلة: تشكلت كرات بيضاء مزرقة متوهجة، بحجم كرة الجولف، تحركت في الهواء لعدة ثوانٍ (تصل إلى 8 ثوانٍ) قبل أن تتلاشى. هذه الكرات المخبرية أظهرت سلوكاً يشبه إلى حد كبير ما ورد في تقارير شهود العيان عن البرق الكروي الطبيعي، بما في ذلك الارتداد عن الأسطح والتحرك بشكل غير منتظم. هذا العمل قدم أقوى دعم تجريبي حتى الآن لنظرية أن البرق الكروي هو ظاهرة كيميائية مرتبطة بالسيليكون.

تجربة أخرى شهيرة، على الرغم من بساطتها، هي تجربة تسخين حبة عنب في فرن الميكروويف. عند قطع حبة عنب إلى نصفين مع ترك قشرة صغيرة تربطهما ووضعها في الميكروويف، يمكن توليد كرة صغيرة من البلازما المتوهجة عند نقطة الاتصال. على الرغم من أن هذه الظاهرة ليست نسخة طبق الأصل من البرق الكروي، إلا أنها توضح كيف يمكن للموجات الكهرومغناطيسية (الميكروويف) أن تحصر الطاقة وتولد البلازما في بنى صغيرة ومستقرة نسبياً، مما يعطي بعض الدعم للنظريات القائمة على الموجات الميكروويفية.

في عام 2012، حدثت طفرة غير متوقعة في الدراسة الميدانية للظاهرة. فريق من العلماء الصينيين كان يدرس البرق العادي في هضبة التبت باستخدام مطياف (Spectrometer) وكاميرات عالية السرعة. بالصدفة البحتة، تمكنوا من تسجيل برق كروي ظهر بعد ضربة صاعقة للأرض. استمرت الكرة المتوهجة، التي بلغ قطرها حوالي 5 أمتار، لمدة 1.6 ثانية. ولأول مرة في التاريخ، تم تحليل الطيف الضوئي المنبعث من البرق الكروي الطبيعي. أظهر التحليل وجود خطوط طيفية قوية لعناصر السيليكون والحديد والكالسيوم، وهي نفس العناصر المكونة للتربة في تلك المنطقة. هذه النتيجة المباشرة تعتبر دليلاً شبه قاطع يدعم نظرية أبراهامسون، حيث أن وجود هذه العناصر في الطيف الضوئي يشير بقوة إلى أن مادة البرق الكروي نشأت من تبخير التربة بفعل الصاعقة.

على الرغم من هذه النجاحات، لا تزال هناك جوانب من سلوك البرق الكروي لم يتم تفسيرها أو إعادة إنتاجها بالكامل في المختبر، مثل قدرته المزعومة على المرور عبر الزجاج. لذلك، يستمر البحث في استكشاف نماذج هجينة قد تجمع بين الآليات الكيميائية والفيزيائية. ربما يكون البرق الكروي ليس ظاهرة واحدة، بل عائلة من الظواهر ذات المسببات المختلفة التي تبدو متشابهة ظاهرياً. إن التقدم في دراسة البرق الكروي يعكس الطبيعة الحقيقية للبحث العلمي: تراكم تدريجي للأدلة، وتنافس بين النظريات، وسعي دؤوب نحو فهم أعمق.

التحديات والآفاق المستقبلية في أبحاث البرق الكروي

على الرغم من التقدم الكبير الذي تم إحرازه، لا يزال البرق الكروي يمثل تحدياً كبيراً للمجتمع العلمي، وتواجه الأبحاث المستقبلية عقبات منهجية ونظرية عديدة.

أحد أكبر التحديات هو استمرار ندرة البيانات الميدانية عالية الجودة. إن رصد الصين عام 2012 كان ضربة حظ تاريخية، وتكرار مثل هذا الرصد يتطلب شبكات مراقبة واسعة ومجهزة بأدوات متطورة تعمل باستمرار، وهو أمر مكلف وصعب تقنياً. بدون المزيد من التحليلات الطيفية والتصوير عالي السرعة للبرق الكروي الطبيعي، سيظل من الصعب تأكيد أو دحض النظريات الحالية بشكل قاطع. إن فهمنا الكامل للبرق الكروي يعتمد على قدرتنا على التقاطه “متلبساً” في بيئته الطبيعية.

التحدي الثاني يكمن في النماذج المخبرية. على الرغم من أن تجارب تبخير السيليكون نجحت في إنتاج كرات نارية مشابهة، إلا أنها لا تستنسخ جميع خصائص البرق الكروي المبلغ عنها، خاصة الأحجام الكبيرة والمدد الزمنية الطويلة جداً. هناك حاجة إلى تطوير تجارب أكثر تعقيداً يمكنها محاكاة الظروف الدقيقة للعاصفة الرعدية بشكل أفضل، بما في ذلك المجالات الكهربائية القوية والرطوبة العالية. هل يمكن أن يكون هناك مكون إضافي، ربما كهرومغناطيسي، يساعد على استقرار وتماسك كرة البرق الكروي في الطبيعة، وهو ما تفتقده التجارب المخبرية الحالية؟

من الناحية النظرية، لا تزال هناك أسئلة مفتوحة. كيف يمكن لشبكة من الجسيمات النانوية أن تحافظ على شكلها الكروي المستقر؟ وما هي الآلية الدقيقة التي قد تسمح لبعض أشكال البرق الكروي بالمرور عبر الحواجز المادية مثل الزجاج؟ قد يتطلب حل هذه الألغاز فهماً أعمق لفيزياء المواد النانوية أو فيزياء البلازما في الظروف القاسية. إن دراسة البرق الكروي قد تفتح الباب أمام اكتشافات في مجالات أخرى، مثل تخزين الطاقة أو علوم المواد.

أما الآفاق المستقبلية، فهي واعدة. مع انتشار كاميرات الهواتف الذكية عالية الجودة والطائرات بدون طيار (الدرونز)، زادت فرصة تسجيل مشاهدات عفوية للبرق الكروي من قبل العامة. يمكن لمشاريع العلوم التشاركية (Citizen Science) أن تلعب دوراً هاماً في جمع المزيد من البيانات. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطور أجهزة الاستشعار وتقنيات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات قد يساعد في تحديد الأنماط والظروف التي يظهر فيها البرق الكروي بشكل متكرر.

في نهاية المطاف، سيظل لغز البرق الكروي مصدر إلهام للعلماء والهواة على حد سواء. إنه يذكرنا بأن الطبيعة لا تزال تخبئ في جعبتها أسراراً تتحدى فهمنا، وأن السعي وراء المعرفة هو رحلة مستمرة من الملاحظة والتجربة والنظرية. ربما في يوم من الأيام، لن يعود البرق الكروي مجرد لغز محير، بل سيصبح ظاهرة مفهومة بالكامل، وربما حتى قابلة للتسخير لتطبيقات تكنولوجية لم نتخيلها بعد. إن حل لغز البرق الكروي بشكل نهائي سيمثل انتصاراً للعقل البشري في مواجهة أحد أكثر ألغاز الطبيعة ديمومة وجمالاً.

خاتمة

في الختام، يمثل البرق الكروي تقاطعاً فريداً بين الفولكلور القديم والفيزياء الحديثة. ما كان يُعتبر في الماضي نذيراً أو ظاهرة خارقة للطبيعة، أصبح اليوم موضوعاً لأبحاث علمية جادة، مستفيداً من التقدم في فيزياء البلازما والكيمياء وعلوم المواد. من خلال تحليل المشاهدات التاريخية والبيانات التجريبية الحديثة، برزت نظرية غبار السيليكون كأقوى تفسير حالي، مدعومة بأدلة مخبرية وطيفية قوية. ومع ذلك، فإن التنوع الكبير في الخصائص المرصودة يشير إلى أن قصة البرق الكروي قد تكون أكثر تعقيداً، وربما لا يوجد تفسير واحد يناسب جميع الحالات. يبقى البرق الكروي شاهداً على أن عالمنا الطبيعي لا يزال مليئاً بالظواهر التي تتحدى فهمنا وتدفعنا إلى التساؤل والاستكشاف. ومع كل تجربة جديدة وكل رصد ميداني، نقترب خطوة أخرى من حل هذا اللغز الكهربائي المضيء الذي حير العلماء لقرون. إن رحلة فك شفرة البرق الكروي هي في جوهرها تجسيد للروح العلمية القائمة على الفضول والمثابرة في وجه المجهول.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو التعريف العلمي الدقيق للبرق الكروي؟

البرق الكروي (Ball Lightning) هو ظاهرة طبيعية عابرة تُعرف بأنها جرم سماوي مضيء، يتخذ غالباً شكلاً كروياً، يظهر عادةً أثناء العواصف الرعدية أو بعدها مباشرة. على عكس البرق الخطي الذي هو تفريغ كهربائي فوري، يتميز البرق الكروي باستمراريته لفترة تتراوح بين عدة ثوانٍ ودقيقة، وبحركته البطيئة والمستقلة أحياناً عن الرياح والجاذبية. من منظور فيزيائي، لا يوجد تعريف واحد متفق عليه عالمياً لأن الآلية المكونة له لا تزال قيد البحث، ولكن يمكن وصفه عملياً بأنه “مصدر طاقة كيميائي أو كهرومغناطيسي محصور ذاتياً، يطلق طاقته ببطء على شكل ضوء مرئي”. النظريات الحديثة ترجح أنه ليس بلازما بالمعنى التقليدي، بل قد يكون شبكة من الجسيمات النانوية المتأكسدة (مثل السيليكون) التي تحافظ على تماسكها وتوهجها من خلال تفاعل كيميائي بطيء.

2. ما الفرق الجوهري بين البرق الكروي والبرق الخطي التقليدي؟

يكمن الفرق الجوهري في ثلاثة جوانب رئيسية: المدة الزمنية، والشكل الهندسي، ومصدر الطاقة.

• المدة الزمنية: البرق الخطي هو حدث فوري يدوم لأجزاء من الثانية (ميكروثانية إلى ميلي ثانية)، وهو عبارة عن تفريغ هائل للطاقة في قناة ضيقة. في المقابل، البرق الكروي ظاهرة مستمرة نسبياً، حيث يظل متوهجاً ومستقراً لعدة ثوانٍ على الأقل، مما يشير إلى آلية مختلفة تماماً لتخزين وإطلاق الطاقة.
• الشكل الهندسي: البرق الخطي يتخذ مساراً متعرجاً وغير منتظم يربط بين نقطتين (سحابة-أرض، سحابة-سحابة). أما البرق الكروي فيتخذ شكلاً كروياً أو شبه كروي متماسكاً ومحدداً، ويحافظ على هذا الشكل أثناء حركته.
• مصدر الطاقة: طاقة البرق الخطي تأتي مباشرة من فرق الجهد الكهربائي الهائل بين السحب والأرض. أما طاقة البرق الكروي فيُعتقد أنها مخزنة داخله، سواء على شكل طاقة كيميائية (كما في نظرية غبار السيليكون) أو طاقة كهرومغناطيسية محصورة، مما يسمح له بالبقاء والتنقل بعيداً عن المصدر الأولي للطاقة (الصاعقة الرئيسية).

3. ما هي النظرية العلمية الأكثر قبولاً حالياً لتفسير البرق الكروي؟

النظرية الأكثر قبولاً وقوة حالياً هي نظرية جسيمات السيليكون النانوية المتأكسدة (Oxidizing Silicon Nanoparticle Theory). تقترح هذه النظرية أن البرق الكروي يتكون عندما تضرب صاعقة برق عادية تربة غنية بالسيليكا (SiO₂). الطاقة الهائلة للصاعقة تبخر السيليكا وتختزلها إلى بخار سيليكون نقي. عند تبريده، يتكثف هذا البخار ليشكل شبكة خفيفة ومسامية من جسيمات السيليكون النانوية المتشابكة. التوهج المرئي للبرق الكروي ليس ناتجاً عن حرارة البلازما، بل عن الأكسدة الكيميائية البطيئة لهذه الجسيمات في الهواء، وهي عملية تطلق الضوء والحرارة بشكل مستمر. هذه النظرية مدعومة بقوة بالرصد الطيفي الذي تم في الصين عام 2012، والذي كشف عن وجود خطوط طيفية للسيليكون والحديد والكالسيوم (مكونات التربة) في ضوء البرق الكروي، وكذلك بالتجارب المخبرية الناجحة التي أنتجت كرات نارية مشابهة عن طريق تبخير السيليكون.

4. لماذا يستمر البرق الكروي لفترة طويلة نسبياً؟

استمرارية البرق الكروي لفترة طويلة هي أحد أكبر الألغاز التي حيرت العلماء، وهي النقطة التي تفشل فيها معظم نظريات البلازما التقليدية. وفقاً للنظرية الكيميائية (غبار السيليكون)، فإن الإجابة تكمن في معدل إطلاق الطاقة. بدلاً من إطلاق الطاقة بشكل انفجاري في جزء من الثانية كما تفعل البلازما غير المحصورة، يقوم البرق الكروي بإطلاق طاقته المخزنة كيميائياً بشكل تدريجي وبطيء. عملية أكسدة شبكة السيليكون النانوية هي تفاعل احتراق متحكم فيه ذاتياً، حيث يحد معدل انتشار الأكسجين إلى داخل الشبكة المسامية من سرعة التفاعل. هذا “الاحتراق البطيء” هو ما يسمح للكرة المضيئة بالبقاء متوهجة لعدة ثوانٍ، بنفس الطريقة التي يحترق بها الفحم ببطء بدلاً من أن ينفجر مثل البارود.

5. هل البرق الكروي ظاهرة خطيرة على الإنسان؟

التقارير التاريخية والعلمية تشير إلى أن البرق الكروي يمكن أن يكون خطيراً، ولكن mức độ الخطورة يبدو متفاوتاً. هناك حالات موثقة، مثل وفاة العالم جورج ريتشمان عام 1753، تظهر أنه يمكن أن يكون قاتلاً عند الاتصال المباشر. كما أن نهايته قد تكون انفجارية في بعض الأحيان، مما قد يسبب أضراراً مادية أو إصابات. ومع ذلك، هناك العديد من التقارير الأخرى التي تصف مرور البرق الكروي بالقرب من أشخاص دون أن يسبب لهم أي أذى، أو حتى دون أن يشعروا بحرارة منه. هذا التباين قد يعود إلى اختلاف في كمية الطاقة المخزنة أو طبيعة التركيب الكيميائي لكل حالة من حالات البرق الكروي. بشكل عام، يُنصح بالتعامل معه كأي ظاهرة كهربائية جوية غير متوقعة: يجب تجنب الاقتراب منه أو محاولة لمسه.

6. هل يمكن للبرق الكروي حقاً أن يمر عبر الجدران والزجاج؟

هذه هي إحدى أكثر الخصائص المبلغ عنها إثارة للجدل والحيرة. من الصعب على النظريات الحالية، بما في ذلك نظرية السيليكون، تفسير كيف يمكن لجسم مادي (شبكة من الجسيمات) أن يمر عبر حاجز صلب مثل الزجاج دون أن يكسره. هناك عدة تفسيرات محتملة لهذا الادعاء:

• خطأ في الملاحظة: قد يكون الشهود قد رأوا البرق الكروي يتلاشى على جانب من الزجاج ويعاود الظهور على الجانب الآخر، مما يعطي انطباعاً خاطئاً بالعبور.
• العبور من خلال فتحات صغيرة: قد يكون قد مر عبر شقوق أو فتحات غير مرئية.
• نماذج فيزيائية متقدمة: النظريات القائمة على الموجات الميكروويفية المحصورة (مثل نظرية كابيتسا) يمكن أن تفسر هذه الظاهرة، حيث أن الموجات يمكنها اختراق المواد العازلة وتوليد البلازما على الجانب الآخر. لذا، قد يكون ما “يعبر” ليس الكرة نفسها، بل الطاقة التي تعيد تكوينها. ومع ذلك، هذه النظريات تفتقر إلى دليل ميداني.

7. هل نجح العلماء في إنتاج البرق الكروي في المختبر؟

نعم، نجح العلماء في إنتاج ظواهر شبيهة جداً بالبرق الكروي في المختبر، مما قدم دعماً قوياً لنظريات معينة. أبرز هذه التجارب هي تلك التي أجراها فريق برازيلي عام 2007، حيث استخدموا تفريغاً كهربائياً لتبخير رقائق السيليكون، مما أدى إلى تكوين كرات نارية صغيرة ومستقرة نسبياً تحركت في الهواء لعدة ثوانٍ وأظهرت سلوكاً مشابهاً للتقارير الطبيعية. تجارب أخرى، مثل توليد بلازما من العنب في فرن الميكروويف، أظهرت كيف يمكن للمجالات الكهرومغناطيسية حصر الطاقة في أشكال كروية. على الرغم من أن هذه النسخ المخبرية لا تطابق تماماً جميع خصائص البرق الكروي الطبيعي (خاصة الأحجام الكبيرة)، إلا أنها خطوة حاسمة نحو فهم الآليات الفيزيائية والكيميائية الكامنة وراءه.

8. ما أهمية الرصد الذي تم في الصين عام 2012 لدراسة البرق الكروي؟

يعتبر الرصد الذي قام به فريق علمي صيني في عام 2012 نقطة تحول تاريخية في دراسة البرق الكروي لأنه كان أول مرة يتم فيها تحليل الطيف الضوئي (Optical Spectrum) للظاهرة في بيئتها الطبيعية. بالصدفة، تمكن الفريق من تسجيل كرة برق كروي ظهرت بعد صاعقة ضربت الأرض. أظهر التحليل الطيفي وجود خطوط انبعاث قوية لعناصر السيليكون (Si)، والحديد (Fe)، والكالسيوم (Ca)، وهي المكونات الرئيسية للتربة في تلك المنطقة. هذه النتيجة قدمت أول دليل ميداني مباشر وقوي يدعم نظرية أن مادة البرق الكروي تنشأ من تبخير التربة، وهو ما يتوافق تماماً مع فرضية غبار السيليكون. قبل هذا الرصد، كانت جميع النظريات تستند إلى مشاهدات عينية وتقارير غير مباشرة.

9. كيف يمكن تفسير التنوع الكبير في ألوان وأحجام البرق الكروي؟

التنوع الملحوظ في خصائص البرق الكروي يمكن تفسيره جيداً في إطار نظرية غبار السيليكون.

• الألوان: يعتمد لون الضوء المنبعث من جسم متوهج على درجة حرارته وتركيبه الكيميائي. في حالة أكسدة جسيمات السيليكون النانوية، يمكن أن تختلف درجة حرارة التفاعل اعتماداً على حجم الجسيمات وكثافة الشبكة ووجود شوائب من عناصر أخرى من التربة. هذا التباين في درجة الحرارة والتركيب الكيميائي ينتج عنه ألوان مختلفة، تتراوح من الأحمر والبرتقالي (درجات حرارة منخفضة نسبياً) إلى الأبيض والأزرق (درجات حرارة أعلى).
• الأحجام: يعتمد حجم البرق الكروي المتكون على كمية المادة التي تم تبخيرها من التربة بفعل الصاعقة الأولية، بالإضافة إلى الظروف الجوية التي تساعد على تكتل وتجمع الجسيمات النانوية. صاعقة قوية تضرب تربة مناسبة قد تنتج كمية كبيرة من بخار السيليكون، مما يؤدي إلى تكوين كرة برق كروي كبيرة، والعكس صحيح.

10. ما هي أكبر العقبات التي تواجه أبحاث البرق الكروي اليوم؟

على الرغم من التقدم المحرز، لا تزال هناك عقبات كبيرة. العقبة الرئيسية هي ندرة البيانات الميدانية القابلة للقياس. فالظاهرة نادرة وغير متوقعة، مما يجعل دراستها المباشرة باستخدام أدوات علمية متقدمة أمراً صعباً للغاية ويعتمد على الحظ. ثانياً، هناك تحديات في النمذجة المخبرية؛ فبينما نجحت التجارب في إعادة إنتاج جوانب من الظاهرة، لا يزال من الصعب استنساخ جميع الخصائص المبلغ عنها، مثل الأحجام الكبيرة جداً أو القدرة المزعومة على المرور عبر الحواجز. أخيراً، لا يزال هناك تحدٍ نظري يتمثل في تطوير نموذج رياضي وفيزيائي كامل يمكنه شرح جميع السلوكيات المتناقضة، بما في ذلك استقرار الكرة وتماسكها الذاتي، وحركتها المستقلة. التغلب على هذه العقبات يتطلب مزيجاً من شبكات المراقبة الميدانية المتقدمة، والتجارب المخبرية الأكثر تطوراً، والنمذجة الحاسوبية المعقدة.