Tieteessä nyt

Tee aikamatka 30 vuoden taakse ja lue Tiede-lehden - silloin Tiede 2000 -lehden - ensimmäinen numero 1/1980.

Ratkeaako pallosalaman arvoitus?


07.07.2006


Teksti: Leena Tähtinen


Kaikki salamat eivät ole äkillisiä. Ilmasähkön outouksista vaikeimpia
ymmärtää on ollut mystinen, rauhallisesti leijuva tulipallo. Nyt vihdoin
tutkijat alkavat päästä juonesta kiinni. Pallosalaman selityksiä testataan
laboratorioissa.
Uusin koe tehtiin hiljattain Israelissa.


Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2006


   "Kaikki pyörtyivät. Ensimmäisenä toipunut näki muut pökertyneinä suut auki." Vaikka seinälle ripustetut viikatteet olivat sulaneet yhteen, ihmiset eivät loukkaantuneet. Näin taivalkoskelainen Olga Nevala muistelee tulipalloa, joka pistäytyi tupaan vuosisadan alussa. Tämä ja muita pallosalamakokemuksia on koottu tähtitieteilijöiden Juhani Kyröläisen ja Pekka Teerikorven kirjaan Ufojen arvoitus (Ursa 1980), joka analysoi ihmisten outoja havaintoja luonnontieteiden näkökulmasta.

Pallosalamoista on merkintöjä keskiajalta lähtien. Niitä on havaittu tupien lisäksi saloilla, vetten päällä ja lentokoneissa, sukellusveneissäkin. Mutta jos olet nähnyt pallosalaman, kuulut pieneen joukkoon.

Harvinaisuutensa ja lyhyen kestonsa takia ilmiötä on lähes mahdotonta tutkia luonnossa. Siksi sitä pidettiin aina 1980-luvulle asti pelästyneiden akkojen höpinänä.

Nyt tilanne on toinen. - Pystymme selittämään niin monia pallosalaman ominaisuuksia, että voimme hyvällä syyllä odottaa oikean teorian piakkoin erottuvan laboratoriokokeiden ja havaintojen avulla muista, sanoo uusiseelantilainen tutkija John Abrahamson. Hänen oma teoriansa sai juuri tukea israelilaisen Eli Jerbyn laboratoriossa tekemästä tulipallosta.

Toisaalta kuuma, toisaalta viileä

Silminnäkijät kuvailevat pallosalamoita kirkkaan hehkulampun voimakkuudella loistaviksi palloiksi, joiden koko vaihtelee muutamasta sentistä metreihin. Joskus ilmiö syntyy paikkaan, johon on juuri iskenyt salama, mutta osa palloista ilmestyy kuin tyhjästä.

Tavallisesti tulipallo leijuu vaakasuoraan lähellä maankamaraa tai seuraa sähköjohtoja ja voimansiirtolinjoja. Ilmiön yhteydessä on kuvailtu surisevaa tai hurisevaa ääntäkin. Joissakin kertomuksissa pallon mainitaan löyhkäävän rikiltä tai otsonilta.

Usein ilmiöön liittyy kuumuus. Pallosalama saattaa sulattaa viikatteita ja jättää jälkeensä hiiltyneen vanan tai porautua lentokoneen istuimen teräksisen tukirakenteen läpi. Onpa pallosalama eksynyt pataankin ja kiehauttanut parikymmentä litraa keittoa. Toisaalta silminnäkijät vakuuttavat yhtä lailla, että pallo tuntuu viileältä.
Pallosalamoiden kaksijakoinen käyttäytyminen jatkuu loppuun asti: joskus ne hiipuvat hiljalleen ilman sen suurempaa hälinää, joskus ne räjähtävät äänekkäästi.

Silminnäkijöiden moninaiset kertomukset ovat tutkijoille todellinen haaste. Miten selittää tällainen ilmiö yhdellä teorialla?

Olisiko antimateriaa tai plasmaa?

Tieteellisen tiedon puuttuessa pallosalamoille on kertynyt monenmoisia selityksiä ufojen vierailuista salaman laukaisemiin ydinreaktioihin. Pallojen hehkuttajaksi on ehdotettu myös avaruudesta satavaa antimateriaa.

Tätä nykyä aiheesta on koossa yli kymmenentuhatta tieteellistä tutkimusta. Niiden olettamat tulipallot ovat joko plasmaa eli kuumaa kaasua, jossa atomien elektronit ovat irti ytimistä, tai nanohiukkasia tai kumpaakin. Lisäksi eri tutkimuksissa tulipallon "sytytysmekanismi" vaihtelee suurjännitteestä radioaaltoihin ja erilaisiin laser-ilmiöihin.

Koska pallosalamat liittyvät useimmiten ukkoseen ja salamointiin, plasma on hyvä lähtökohta. Sitä nimittäin syntyy tavallisen salaman iskiessä ja ionisoidessa ilmaa. Plasmapallot kuitenkin pyrkivät kohoamaan tavallisten kaasupallojen tavoin ja ovat pallosalamaa lyhytikäisempiä. Plasmapalloilla on myös vaikea selittää, miksi osa silminnäkijöistä kertoo pallosalaman tuntuneen viileältä.




Selitys ufokokemuksille 

Britannian puolustusministeriön nelivuotisen tutkimuksen mukaan moni kokemus ufosta eli tunnistamattomasta lentävästä esineestä liittyy pallosalamoihin. Niiden kosketus tuottaa palovammoja ja säikähtäminen vääristyneitä muistoja. Salaiseksi luokitellun tutkimuksen, jonka tekijöiden nimeä ei mainita, julkistivat Sheffieldin yliopiston tutkijat David Clarke ja Gary Anthony.
www.uk-ufo.org/condign/

Abrahamsonin mukaan teorioiden on erityisen vaikea selittää se, että pallosalamoiden energia vaihtelee suuresti. Teorioiden testaaminen havaintojen pohjalta on sekin hankalaa, sillä samasta pallosalamasta on yleensä havaittu vain kaksi tai kolme ominaisuutta.

Abrahamsonin oma teoria on kuitenkin hyvä esimerkki viime aikojen edistyksestä. Se selittää useimmat pallosalaman ominaisuudet.

Salamanisku voi tuottaa nanohiukkasia

John Abrahamsonin ja hänen uusiseelantilaisen kollegansa James Dinnissin vuonna 2000 esittämän teorian mukaan pallosalama syntyy palamisesta, joka alkaa tavallisen salaman iskiessä maahan.

Kun salamanisku kuumentaa maaperää, siitä erottuu piikaasua. Jäähtyessään se tiivistyy millin miljoonasosan kokoisiksi nanohiukkasiksi. Kuumuudessa syntyvä sähkövaraus ympäröi ilmassa leijuvat piihiukkaset ja sitoo ne palloksi. Kuuma pii roihahtaa, ja paikalle sattunut ihminen näkee pallosalaman.

Piipallon ominaisuudet sopivat havaintoihin oikeista pallosalamoista (ks. taulukko)

Teorian ainoa heikko kohta on se, etteivät Abrahamson ja Dinniss saaneet laboratoriokokeissaan muodostumaan kunnon palloa. Syntyi vain nanohiukkasia, kipinöitä ja minipalloja.




Väistä pallosalamaa

Jos tapaat pallosalaman, älä kauhistu: ilmiö ei yleensä aiheuta merkittäviä tuhoja. Pallosalaman kosketuksesta voi kuitenkin saada palovammoja, joten kannattaa väistää. Pallo on niin hidasliikkeinen, että sen alta ehtii pois.

Israelissa valmistettiin tulipalloja

Nyt tulipallo leijuu Eli Jerbyn laboratoriossa Tel Avivin yliopistossa.

Kaikki alkoi mikroaaltoporasta, jota Jerby työtovereineen kehitteli vuonna 2002. Hän selittää, että laite keskittää energiaa aineen pinnalle muodostuvaan kuumaan pisteeseen. Mutta poran prototyypillä oli ikävä vika. Kun se vedettiin pois, sulasta paikasta irtosi ainetta.

Toisinaan irronnut aine muuttui tulipalloksi, joka leijui ilmassa ja hyllyi kuin meduusa. Jerby ei heti tullut yhdistäneeksi ilmiötä pallosalamaan.

- Itse asiassa havaitsimme ensimmäiset tulipallot vahingossa jo vuonna 1997, Jerby muistelee. - Emme silloin pystyneet toistamaan niitä, joten tyydyimme vain mainitsemaan niistä konferensseissa.

Poran vika korjattiin aikanaan. Tulipallot jäivät kuitenkin kiehtomaan tutkijoiden mieltä niin, että Jerby alkoi työtoverinsa Vladimir Dikhtyarin kanssa suunnitella niiden synnyttämistä. 

- Hiljattain rakensimme kokeellisen laitteiston, jolla kykenemme tuottamaan tulipalloja järjestelmällisesti, Jerby kertoo. - Siihen kuuluu käänteinen mikroaaltopora, joka puhaltaa tulipallon kiinteässä aineessa olevasta sulasta kohdasta.

Kiinteä pinta, joka on piitä, edustaa maankamaraa. Sula kohta, josta tulipallo saa alkunsa, vastaa paikkaa, johon salama on iskenyt. Kyse on siis Abrahamsonin ja Dinnissin mallista.

Hehku kestää itsekseen vain hetken

- Voit katsella tulipalloa nettisivuiltani, Jerby neuvoo. - Katso vaikka videopätkä fireball floating in air. (Ks. nettiosoite jutun lopussa.)

Videolla kolmisenttinen tulipallo hohtaa punaisena, oranssina ja keltaisena. Laboratoriossa valmistettu pallosalama on turvallisuussyistä vangittu mikroaaltokammioon. 250-asteinen pallo liikkuu edestakaisin kammion katon tuntumassa ja hytisee hyytelömäisesti.

- Mikroaaltojen avulla tulipallo saadaan säilymään noin minuutin verran, Jerby kertoo. - Pallo reagoi mikroaaltojen kanssa, joten siinä on mahdollisten nanohiukkasten lisäksi plasmaa. Sitä voidaankin nimittää pölyiseksi plasmaksi.

Ihan täsmällistä pallosalaman kopiota ei kuitenkaan toistaiseksi ole saatu aikaan. - Mikroaaltojen pois kytkemisen jälkeen pallo säilyy vain 0,03 sekuntia, Jerby tunnustaa.

Hän korostaa kuitenkin, että pallon ikä riippuu sen koosta:

- Vastaava kolmikymmensenttinen pallo on tilavuudeltaan tuhat kertaa niin suuri ja säilyy tuhat kertaa niin kauan.

Tämä on jo samaa luokkaa kuin havaittujen pallosalamoiden elinikä.

Jerbyn ja Dikhtyarin tulipallo päättää päivänsä hiljalleen hiipumalla.

Laboratoriopallo lävistää ikkunan

Jerby on tyytyväinen laboratoriopalloonsa. Se saattaa selvitä jopa rankimmasta testistä, johon keinotekoinen pallosalama joutuu: ikkunan  lävistämisestä.

Ikkunan läpi ilmestyneistä oikeista pallosalamoista on useita havaintoja. Pallo lävistää ikkunan, leijuu sitten lattian poikki ja katoaa savupiippuun. Jälkeenpäin hölmistyneet silminnäkijät hämmästelevät mustuneita jälkiä, mutta ikkuna on yhä ehjä.

Laboratoriopallo voisi pystyä samaan. - Pieni reikä ikkunassa tai pelkkä kuuma piste saattaa riittää synnyttämään toisen tulipallon lasin vastakkaiselle puolelle, Jerby miettii. - Saatamme kokeilla tätä myöhemmin.
Onko Jerbyn ja Dikhtyarin laboratoriopallo siis Abrahamsonin mallin riemuvoitto?

- Mielestäni heidän kokeessaan energian höyrystämä aine palaa ennen nanohiukkasten syntyä eikä siksi täysin vastaa teoriaamme, selittää John Abrahamson. Hän jatkaa myös omia laboratoriokokeitaan tulipallon synnyttämiseksi.

Kysyn Eli Jerbyltä, onko hän samaa mieltä. - Kokeestamme ei itse asiassa voi sanoa, alkoiko palaminen ennen tulipallon syntymistä, hän vastaa. - Kiinnostava kysymys tuleviin tutkimuksiimme.

Ehkä pallosalamoita on monentyyppisiä

- Minulla on useita ideoita jatkotutkimuksiin, Eli Jerby kertoo. Hän haluaa kumppaneineen selvittää muun muassa, mitä ainetta tulipallossa on. Onko se pelkkää piitä, vai onko siinä mukana happea? Sekin kiinnostaa, miten aine syttyy, ja se, miten hehkuva pallo liikkuu.




OUTOJA SALAMOITA myös pilvien yläpuolella

Lentäjien kertomusten perusteella kymmenien kilometrien korkeudessa välähtävistä yläsalamoista on tiedetty, mutta näitä pilvenpäällisiä jättiläisiä saatiin videolle ja päästiin tutkimaan vasta 1990-luvulla. Uhkein on keijusalama (sprite), kilometrien laajuinen punainen valopatsas.

Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan mukaan yläsalamoita voi pimeänä yönä nähdä paljain silmin 200-300 kilometrin päässä olevan voimakkaan ukkospilven päällä. Sopivia oloja on esimerkiksi Yhdysvaltojen suurilla tasangoilla.

Tähän asti Jerbyn ja Dikhtyarin pallosalamatutkimus on ollut mikroaaltoporan kehittämisen sivutuotos. Nyt on aika päättää, jatketaanko näin matalalla profiililla vai nostetaanko pallosalama varsinaiseksi tutkimushankkeeksi.
Jerby korostaa, ettei pallosalaman arvoitusta ole vielä ratkaistu.

- Laboratoriokokeemme on vain yksi pala lisää palapeliin, joka on yhä kokoamatta. On mahdollista, että erilaiset pallosalamat syntyvät erilaisissa ilmiössä tai erilaisissa oloissa. Tosin mekanismi, jolla aine järjestyy ilmassa leijuvaksi tulipalloksi, saattaa olla niissä sama.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Eli Jerbyn nettisivulla näet laboratoriossa tuotetun tulipallon:
www.eng.tau.ac.il/~jerby/Fireballs.html
Pallosalamalinkkejä englanniksi:
www.eskimo.com/~billb/tesla/ballgtn.html
John Abrahamsonin ja muiden keräämiä kertomuksia pallosalamoista:
www.pubs.royalsoc.ac.uk/media/philtrans_a/abrahamson.pdf



Nanohiukkaset selittäisivät useimmat havainnot
Uusiseelantilaisen kemistin John Abrahamsonin teorian mukaan pallosalama syntyy, kun salamanisku irrottaa maaperästä piistä koostuvia nanohiukkasia ja niistä muodustava pallo palaa.




















































Pallosalama Selittääkö Abrahamsonin teoria tämän ominaisuuden?
on pallonmuotoinen Selittää. Piihiukkaset ketjuuntuvat palloksi.
on punertava Selittää. Palavan piihiukkaspallon lämpltila määrää värin.
on kooltaan senttejä tai metrejä Selittää. Koko riippuu salamasta vapautuvan piihiukkasia irrottavan energian määrästä.
kestää sekunneista minuutteihin, keskimäärin 25 sekuntia Selittää. Palamisessa nanohiukkasten pinnalle muodostuu kuori, joka hidastaa energiakatoa. Ikä riippuu siis pallon koosta.
leijuu vaakasuunnassa Selittää jotenkuten. Pallo on harva ja kevyt, joten leijuminen ei ole ongelma. Vaakasuora liike liittyy jollain lailla pallon sähkövaraukseen.
seuraa sähköjohtoja Selittää. Johtuu pallon sähkövarauksesta. Varauksen laatua ei kuitenkaan tunneta.
voi kulkea ikkunan läpi jälkeä jättämättä Selittää. Pallon jännite tunkeutuu ikkunan läpis ja synnyttää uuden pallon.
esiintyy ukkosella salamaniskun yhteydessä tai sen jälkeen, joskus myös kirkkaalla säällä Selittää. Pallosalama syntyy salamaniskussa, mutta matalassa lämpötilassa muodostunut pallo tulee näkyväksi vasta elinikänsä loppuvaiheilla, jolloin se voi olla kaukanakin syntypaikaltaan. Voimakkaassa sähkökentässä nanohiukkaspallo voi syntyä myös ilman salamaa.
tuntuu etäältä tai lyhyessä kosketuksessa viileältä Selittää. Lyhyt kosketus osuu viileään kerrokseen, vasta pidempi tunkeutuu pallon kuumaan osaan.
voi kuitenkin sulattaa metalleja Selittää. Pallon nanohiukkasten lämpötila voi kohota yli raudan sulamispisteen.
joskus kiehauttaa veden Selittää. Pallon pii reagoi innokkaasti veden kanssa.
voi kadota hajoamalla asteittain Selittää. Hajaantuu näin, jos pallon lämpötila ei ylitä piioksidin sulamislämpötilaa.
saattaa myös räjähtää Selittää. Jos pallon lämpötila riittää sulattamaan piioksidia, palamisessa syntynyt kuori ei jaksa hillitä reaktiota.
tuottaa toisinaan hajua, esimerkiksi otsonin tuoksua Selittää. Sähköpurkauksissa haisee aina otsoni, sillä ilman happimolekyylit yhtyvät purkauksessa otsonimolekyyleiksi.
voi esiintyä lentokoneissa tai niiden liepeillä Ei selitä, koska paikalla ei ole piitä. Teorian muunnelman mukaan pallosalamassa voivat kuitenkin palaa mistä tahansa metallista muodostuneet nanohiukkaset.


Pallosalamahavaintoja täsmälleen vastaavaa ilmiötä ei toistaiseksi ole onnistuttu tuottamaan keinotekoisesti.














































milloin kokeiltiin kuka koe tulos mikä vikana
1931 Walter Cawood ja H.S. Patterson, Englanti Purkautettiin staattista sähköä savupilvessä savuhiukkasista hohtavia 20-senttisiä palloja ei selitä havaintoja korkeista lämpötiloista
1977 Vladimir Bytskov työtovereineen, Neuvostoliitto höyrystettiin jää- ja muovionkaloita salamaniskua matkivalla 12 000 voltin jännitteellä jopa 40-senttisiä kirkkaita palloja, säilyivät millisekuntien ajan liian kirkkaita ja lyhytkestoisia
1991 Yoshi-Hiko Ohtsuki ja Hideho Ofuruton, Japani kohdennettiin radioaaltoja ilmaan kolmisenttisiä hohtavia plasmapalloja vaikea selittää, miten kohdentuminen tapahtuisi luonnossa
2002 John Abrahamson ja James Dinniss, Uusi-Seelanti suunnattiin 20 000 voltin isku ohueen maakerrokseen nanohiukkasista muodostui hohtavia ketjuja ei pallomaista muotoa
2002 Abrahamson ja Dinnis, Uusi-Seelanti suunnattiin suurjännite paksuun maakerrokseen munkkirinkilän muotoisia hohtavia renkaita ei palloa, joskin renkaat saattavat olla sen edeltäjiä
2006 Eli Jerby ja Vladimir Dikhtyar, Israel "puhallettiin" mikroaalloilla piistä nanohiukkasia kolmisenttinen hohtava pallo, säilyi millisekunteja liian lyhytkestoinen



 


 


Takaisin
Kysy asiantuntijalta
Viikon gallup
Käytätkö Facebookia?