Физики из Китая и США предложили новое объяснение загадочного явления «блуждающих огней», которое веками воспринималось как мистическое. В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные показали, что причиной холодного синего пламени на болотах может быть взаимодействие пузырьков метана и электрические микроразряды, возникающие на их границе.
Ночью в болотистой местности или на старых кладбищах иногда можно заметить слабые огоньки фиолетово-синего цвета. В фольклоре их связывали с душами умерших, но учёные давно предполагают, что это результат горения метана, выделяющегося в больших количествах в таких условиях. Однако проблема заключалась в том, что для воспламенения метана требуется слишком высокая энергия активации — около 420 килоджоулей на моль, что делает спонтанное возгорание в природе маловероятным. Ранее выдвигались гипотезы о влиянии статического электричества и примесей фосфина, но убедительных доказательств найдено не было.
Ричард Зэйр из Стэнфордского университета вместе с коллегами из Китая и США выдвинул новую теорию. Исследователи предположили, что решающую роль играют пузырьки метана в воде. Электрическое поле усиливается на границе раздела газа и жидкости, и когда пузырьки сталкиваются или распадаются, происходит перераспределение зарядов. Если два пузырька с противоположным зарядом оказываются рядом, локальное поле может достичь величины пробоя и вызвать разряд, достаточный для поджигания газа.
Для проверки гипотезы учёные создали генератор микропузырьков и пропускали через воду смесь воздуха и метана. С помощью высокоскоростной камеры им удалось зафиксировать короткие вспышки между соседними пузырьками. Причём разряды наблюдались даже при пропускании через воду воздуха или водорода. Дополнительный анализ эмиссионных спектров выявил усиление свечения в диапазоне 330–370 нанометров, что соответствует излучению возбужденного формальдегида и гидроксильных радикалов — веществ, ранее уже связывавшихся с холодным пламенем.
Авторы исследования подчеркнули, что электрические разряды на границе раздела могут объяснить не только загадку болотных огней, но и ряд других природных процессов. Работа открывает новые возможности для понимания связи между окислительно-восстановительными реакциями и их видимыми проявлениями в природе.
Читать нас в Дзен Новостях
Автор Константин Романов
Контакты, администрация и авторы
