כדור ברק

כדור ברק (או כדור אש) הוא תופעת טבע נדירה, שהעדויות לקיומה מועטות ומקוטעות כל-כך, עד שיש שהטילו ספק בעצם קיומה. העדויות מתארות גוף חשמלי זוהר ולוהט בקוטר של עשרות סנטימטרים, המרחף באוויר, סמוך לפני הקרקע, ומשאיר שובל בדמות הילה חשמלית. שמה של התופעה בא לה מן הדמיון של הכדורים הזוהרים לקו הבוהק שיוצר ברק בשמים. על-פי התיאורים, כדורי ברק מאירים בעוצמה הקרובה לזו של נורה חזקה, אבל אינם מקרינים חום. הם בעלי כושר ציפה ותנועה, ועוברים גם דרך חומרים אטומים. בנוסף לזה, נראה שהם נעלמים באופן ספונטני, לאחר משך זמן של כמה שניות או עשרות שניות. תכונות אלה מקשות על מציאת הסבר מדעי לתופעה. מדענים הצליחו ליצור במעבדה כדורים בעלי תכונות דומות, אבל עדי ראייה טוענים שהכדורים שראו שונים מאלה שיוצרו במעבדה. היעדר ההסכמה על קיומם של כדורי ברק, והקושי להסביר את התופעה, גרמו להופעת מספר רב של השערות חלופיות בעניין זה - החל באשליה אופטית או הפרעה פסיכולוגית של הצופים, וכלה בעב"מים, חוצנים או שדים. רוב הסברות המדעיות קושרות את כדורי הברק לתנאים מטאורולוגיים מסוימים, ובעיקר סופות רעמים וברקים. ניסיון מוקדם להסבר התופעה נעשה על ידי ניקולה טסלה, בחיבורו העולם ההנדסי והאלקטרוני. בצילומים של ניסויים שערך טסלה במעבדתו בתחילת המאה ה-20, ניתן לזהות כדורים שכאלה. באחד הניסויים יצרו מדענים יפנים כדור פלזמה על ידי ייזום התפרקויות חשמליות בגלי רדיו. כדורים אלה נעו בניגוד לכיוון הרוח והם יכלו לעבור דרך חפצים אטומים. ואולם, ביצירה של כדורי ברק במעבדה אין כדי להסביר את הופעתם בטבע. בשנת 2000 פרסמו שני מדענים מניו זילנד, ג'ון אברהמסון וג'יימס דיניס, הסבר אפשרי לתופעה בכתב העת "Nature". לפי אברהמסון ודיניס, כדורי הברק עשויים מרשתות צורן בוערות, הנוצרות לאחר שברק מכה בסוגי קרקע מסוימים. כאשר הברק מכה בקרקע, עשויים להיווצר חלקיקי צורן מפחמן ומדו תחמוצת הצורן המצויים בקרקע וניתכים מחום הפגיעה. הצורן נפלט לאוויר בצורת חוטים דקיקים, ואלו מתחברים לרשת כדורית טעונה הנשרפת כאשר היא באה במגע עם החמצן שבאוויר. בפברואר 2006 פרסם כתב העת Physical Review Letters מאמר מאת ולדימיר דיכטיאר ואליהו ג'רבי מאוניברסיטת תל אביב, המתאר היווצרות של כדור אש במעבדה, באוויר בלחץ אטמוספירי רגיל. מקורו של כדור אש זה בנקודה חמה הנוצרת על ידי קרינת מיקרוגל מרוכזת, המשודרת נקודתית לתוך חומר מוצק (זכוכית, צורן, אלומינה, וכיוצא בזה). ריכוז קרינת המיקרוגל בשדה קרוב, בהספק של כמאה ואט, גורם להתכה נקודתית של החומר בתוך שניות ספורות. הנקודה החמה, שקוטרה כשניים עד שלושה מילימטרים, סופחת אליה את קרינת המיקרוגל ומתחממת בתהליך מואץ של "פריחה תרמית". תהליך דומה מתרחש בתחילת הפעולה של מקדחת המיקרוגל. השוני הוא בכך שכדור האש מתעורר אם מקרן המיקרוגל נסוג מהנקודה החמה לאחר יצירתה. בכך הוא "מושך" אחריו את הטיפה המותכת והיא נוטה להתנפח ולהתאדות בצורה של כדור זוהר בגווני אדום-כתום, שקוטרו כארבעה סנטימטרים. "כדור אש" זה מרחף באוויר כל עוד הוא מוקרן בקרינת המיקרוגל, וניתן אף להניע אותו במרחב. לאחר הפסקת קרינת המיקרוגל, הוא דועך במשך כמה מאיות השנייה. תופעה זו שנצפתה במעבדה מציגה דמיון מסוים להסבר של אברהמסון ודיניס ביחס לתופעת הברק הכדורי (Ball Lightning) בטבע. בשני המקרים, כדור האש נוצר כתוצאה מעירור נקודה חמה בחומר מוצק המכיל צורן (במעבדה זהו לוח הזכוכית או הצורן, שבו נוצרת הנקודה החמה, על ידי פגיעת המיקרוגל הנקודתית, ואילו בטבע זו הקרקע (המכילה סיליקטים), שבה מכה ברק רגיל כפי שתואר לעיל). השוני הוא בכך שבמעבדה מקור האנרגיה העיקרי הוא קרינת המיקרוגל, בעוד שבטבע מתקבלת האנרגיה לקיומו של הברק הכדורי לפי ההסבר לעיל מתהליכי חמצון איטיים של רשתות הצורן. בחודש יוני 2006 פרסם מכון מקס פלאנק בגרמניה הודעה לעיתונות המתארת את תוכנית המחקר שלו בתחום כדורי האש והברקים הכדוריים. ההודעה מדווחת גם על כך שחוקרים מהמכון הצליחו לעורר כדור אש לראשונה במעבדתם למשך כ-0.3 שנייה ללא עירור חיצוני. האתגר שנותר בפני החוקרים בתחום זה הוא למצוא דרך לקיים את כדור האש במעבדה באופן יציב למשך עשרות שניות ללא עירור חיצוני, כך שידמה עוד יותר לתופעת הברק הכדורי כפי שתוארה בטבע. נושא זה מציע כר נרחב למחקר בינתחומי, הכולל את מדעי הפלזמה (ובפרט dusty plasma), מיקרוגל, ספקטרוסקופיה, חומרים ואטמוספירה. מעבר לאתגר המדעי שיש בהבנת תופעת טבע זו, ניתן לצפות שמחקרים אלו יובילו גם לפיתוח של יישומים חדשים, ובפרט בתחומי החומרים והאנרגיה. על אף שישנם רק דיווחים מעטים על כדורי ברק, חוקרים אחדים טענו שאדם אחד ממאה צפה אי פעם בחייו בכדור ברק, בין אם זיהה אותו ככזה ובין אם לאו. תצלומים או סרטונים המתעדים כדורי ברק הם נדירים במיוחד, ודיווחי עדי הראייה ניתנים לפירוש רחב. הדיווחים שונים זה מזה באשר לצורתו של כדור הברק, התנהגותו באוויר, צבעו, וכיוצא בזה. ייתכן שמדובר בכמה תופעות שונות, שנכרכו יחדיו תחת שם משותף. כדורי ברק נצפו בעיקר בעת סופות רעמים או ברקים. לפעמים מדווח על כדור ברק שנפלט מהבזק ברק רגיל ומתקרב במהירות לקרקע, אך ישנם גם דיווחים על כדורי ברק שנצפו במזג אוויר נוח, בלי סופות נראות לעין. עדים תיארו כדורי ברק שצורתם כדורית, ביצתית, כשל דמעה או מוט. בדרך כלל מדובר בגווני אדום או כתום, לעיתים צהוב זוהר. זנב של ניצוצות או הילה מופיעים באופן תדיר בדיווחים. הכדור נעלם בדרך כלל בתוך מספר שניות או עשרות שניות, כשהוא "נספג", מתפוגג או - לעיתים רחוקות - מתפוצץ. התיאור האופייני של כדורי הברק במאה התשע עשרה הוא כדור אש מהיר מאוד, המופיע בעיקר בעת סופות רעמים. במשך המאה העשרים, בעיקר בזמן מלחמת העולם השנייה, דיווחו טייסי בעלות הברית על כדורים זוהרים שליוו את מטוסיהם, שעפו ליד חלון הטייס ובלבלו לעיתים את הטייס. הופעות בלתי מוסברות אלה נחשבו לעיתים לכלי נשק סודי של מעצמות הציר. עד היום מתקבלים מפעם לפעם דיווחים על כדורי ברק המלווים מטוסי נוסעים ומתרחקים מהם לקראת הנחיתה. אחד האירועים הקדומים ביותר המיוחסים לכדורי הברק התרחש בדבון שבבריטניה. ב-21 באוקטובר 1638, במהלך סופת רעמים, בעת תפילה בכנסייה, נכנס לפתע כדור ברק אדיר לתוך הכנסייה ונעלם בפיצוץ, שהרג ארבעה אנשים ופצע יותר משישים. אירוע נוסף המדגים את הפוטנציאל ההרסני של כדורי ברק התרחש ב-1753 כאשר ג'ורג' ריצ'מן, פיזיקאי, מסנקט פטרבורג שברוסיה, יצר עפיפון דאייה, גרסה מוקדמת לדאון המודרני, כדי להדגים את פעולתו בפגישה של האקדמיה למדעים בזמן סופת רעמים. הפגישה החלה וריצ'מן החל לדאות, אך לפתע הבזיק ברק רגיל, שממנו נפרד כדור ברק. הכדור התקדם לכיוונו של ריצ'מן בעודו דואה, התנגש בו, ונעלם בפיצוץ. בספרה של לורה אינגלס וילדר, "על גדות נחל השזיפים" ("On the Banks of Plum Creek"), מתואר כדור ברק שנכנס בזמן סופת רעמים דרך הקמין המשפחתי, ומבהיל את בני הבית. עצם בלתי מזוהה ברק כדורי האש של נאגה (באנגלית) מאמר על כדורי ברק (באנגלית) על כדורי ברק באנציקלופדיה לאסטרונומיה, ביולוגיה ופיזיקה (באנגלית) ניסיון הסבר מדעי לכדורי ברק (באנגלית) אתר של פרופ' ג'רבי ערן גנוסר, כדורי האור המסתוריים נתפסו במעבדה, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 28 ביוני 2011 כדור ברק, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Electrical World and Engineer Dikhtyar & Jerby, PRL 96, 045002, 2006" Jerby et al., The Microwave Drill, Science 298 (2003) 587"