Кіріспе

Атмосфералық электр құбылысы

Шарық найзағай – бұл диаметрі бұршақтан бірнеше метрге дейін жететін, жарқырап тұратын шар тәрізді нысандар ретінде сипатталатын сирек және түсіндірілмейтін құбылыс. Көбінесе найзағаймен байланысты болғанымен, байқалған құбылыс найзағайдың шақырған сәтінен әлдеқайда ұзаққа созылады және Сент-Эльмо оттарынан мүлдем бөлек құбылыс болып табылады. 19 ғасырға қатысты кейбір хабарламалар мен 2014 жылдың қаңтар айында жарияланған, шарық найзағайға ұқсас оқиғаның оптикалық спектрі және жоғары жылдамдықта түсірілген видеосы бар. Зертханалық тәжірибелер шарық найзағай туралы хабарламаларға ұқсас эффекттерді тудырды, бірақ олардың осы құбылысқа қатысы әлі анық емес.

Тарихи деректер

Шарық шарығы – Аргентина және Чилидің мапуче мәдениетіндегі мифологиялық Анчимайен сияқты жарқыраған шарларды сипаттайтын аңыздардың мүмкін болатын көзі. 1960 жылғы статистикалық зерттеулерге сәйкес, Жер халқының 5% шарлы найзағайды көрген. Тағы бір зерттеу 10 000 жағдай туралы мәліметтерді талдады.

HMS Монтегью

1749 жылы "Д-р Грегоридің айтуынша" ерекше үлкен бір жағдай тіркелді: 1749 жылдың 4 қарашасында "Монтегью" кемесіндегі адмирал Чемберс түске дейін байқау жасап жатқанда, шамамен 3 миль (5 км) қашықтықта үлкен көк от шарды көрді. Олар дереу жоғары жарықшаларын түсірді, бірақ шар олардың басты тартқышын көтеруге үлкермес бұрын, оларға соншалықты жылдам жақындады, шар тік көтеріліп, басты тізбектерден артық биіктеп, жүз зеңбірек бірдей атқандай күркіреген жарылыс болды, сонан кейін күшті күкірт иісі қалды. Осы жарылыстан басты жоғарғы мачтасы қирап, басты мачта кілге дейін құлады. Бес адам жерге құлап, біреуі ауыр жарақат алды. Жарылысқа дейін шар үлкен диірмен тасының мөлшерінде болған сияқты көрінді.

Георг Ричман

1753 жылы жазылған бір хабарламада Санкт-Петербург (Ресей) қаласындағы профессор Георг Ричманның Бенджамин Франклин бір жыл бұрын ұсынған сияқты, желкенмен ұшу аппаратын құрағаны айтылады. Ричман Ғылым академиясының мәжілісінде болғанда, дауыл естіп, оқиғаны тарихқа түсіру үшін граверімен бірге үйге асықты. Эксперимент жүріп жатқанда, шар тәрізді шаңғы пайда болып, баудан төмен түсіп, Ричманның маңдайына тиіп, оны қаза тапты. Шаңғы оның маңдайында қызыл із қалдырды, аяқ киімдері жарылып, киімдері күйді. Гравері есінен айырылды. Бөлменің есік жақтауы жарылып, есігі ілмектерінен жұлынып кетті.

Уоррен Хейстингс

Бір ағылшын журналы 1809 жылғы дауыл кезінде үш "от шарларының" пайда болып, британдық "Воррен Хейстингс" кемесіне "шабуыл жасағанын" хабарлады. Ұңғыма экипажы бір шардың төмен түсіп, палубадағы бір адамды өлтіріп, бас мачтаны өртеп жібергенін көрді. Бір матрос құрбан болған денені алып келгенде екінші шармен соғылып, кері лақтырылып, жеңіл күйік алды. Үшінші матрос үшінші шарға тиіп қайтыс болды. Экипаж мүшелері кейіннен қатты, көңілді қозғайтын күкірт иісі сезгендерін айтты.

Эбенезер Кобхам сыра өндірушісі

Эбенезер Кобхам Брюер өзінің 1864 жылғы АҚШ басылымындағы "Таныс нәрселер туралы ғылыми білімге нұсқаулық" кітабында "шар тәрізді найзағай" туралы талқылайды. Ол оны найзағай кезінде кейде жерге түсіп немесе жер бетімен жүйтіп кететін, жалынды немесе жарылғыш газдың баяу қозғалатын шарлары деп сипаттайды. Оның сөзіне қарағанда, бұл шарлар кейде кішірек шарларға бөлініп, "зеңбіректей" жарылуы мүмкін.

А. Кроули

Британдық оккультист Алистер Кроули 1916 жылы Нью-Гэмпшир штатындағы Паскуани көлінде болған дауыл кезінде "глобулярлық электр" деп атаған құбылысты көргенін хабарлады. Ол шағын коттеджде баспана алғанда, өзінің сөздерімен, "менің тек тыныш таңғалу сезімімен сипаттауға болатын нәрсеге назар салдым: электр отынан жасалған жарқын шар, шамамен диаметрінде, менің оң тіземеден төмен және оң жақта тұрды. Мен оған қарағанда, ол күркілдеген дауылдың, молнияның, бұршақтың немесе коттедждің сыртындағы қақтығыс судың және қираған ағаштардың құрсауындағы дүрбелеңмен шатастырылмайтын қатты жарылыспен жарылды. Денемнің басқа бөліктеріне қарағанда шарға жақын болған оң қолымның ортасында өте жеңіл соққыны сезіндім."

Басқа шоттар

Вилли Лей 1852 жылғы 5 шілдеде Парижде болған оқиғаны талқылады, оған қатысты "Француз ғылым академиясына ресми түрде тіркелген куәліктер" болған. Күн күркіреген кезде Вал-де-Грация шіркеуінің жанында тұратын тігінші каминнен адам басының мөлшеріндегі шардың шығып келе жатқанын көрді. Шар бөлмеде айналып, қайтадан каминге кіріп, түтін құбырының жоғарғы бөлігін жарып, жарылды. 1877 жылғы 30 сәуірде Үндістанның Амритсар қаласындағы Алтын ғибадатханаға бір шарық кіріп, бүйір есіктен шығып кетті. Бірнеше адам осы құбылысты көрді, ал оқиғаның мәліметі Даршани Деоридің алдыңғы қабырғасына қашалып жазылған. 1894 жылғы 22 қарашада Колорадо штатының Голден қаласында табиғи шарлы шарықтың сирек кездесетін, ұзаққа созылған жағдайы тіркелді, бұл оның атмосферадан жасанды түрде туындауы мүмкін екенін көрсетеді. "Алтын глобус" газеті өткен дүйсенбіде осы қалада керемет және ерекше құбылыс болғанын хабарлады. Желдің күші зор болды және ауа электр зарядымен толы болғандай сезілді. Жаңа инженерлік залының алдында, үстінде және айналасында от шары жарты сағат бойы ойнап, оны көргендердің бәрін таң қалдырды. Бұл ғимаратта штаттың ең жақсы электр станциясының динамолары мен электрлік құралдары орналасқан. Бұлттардан келген делегация, мүмкін, өткен дүйсенбіде динамолардың тұтқындарына келген болар, және олар, әрине, керемет сапар жасап, қызықты ойын ойнады. 1901 жылғы 22 мамырда Ресей империясының Оралск (қазіргі Орал, Қазақстан) қаласында күн күркіреген кезде аспаннан бірте-бірте "көзді жарықтандыратын от шары" түсіп, 21 адам паналаған үйге кірді. Ол бөлмені қиратты, жанындағы бөлмедегі пешке тесік салып, пеш түтігін қиратты және оны соншалық күшпен лақтырып жіберді, одан ол қарсы қабырғаға соғылып, бұзылған терезеден шығып кетті. Оқиға келесі жылы "Bulletin de la Société astronomique de France" журналында жарияланды. 1907 жылғы шілдеде шарлы шарық Батыс Австралиядағы Кейп Натуралисте орналасқан маякқа тиді. Маяк күзетшісі Патрик Бэрд сол кезде мұнарада болды және есінен айырылды. Оның қызы Этель оқиғаны жазды. Лей Германияның Бишофсверда қаласында болған тағы бір оқиғаны айтты. 1925 жылғы 29 сәуірде бірнеше куәгерлер үнсіз шардың пошташыға жақын жерге түсіп, телефон желісі арқылы мектепке қарай қозғалатынын, телефонды қолданып тұрған мұғалімді итеріп жібергенін және шыныға тыйын сияқты дөңгелек тесіктер салынғанын көрді. Оның салдарынан 213 метр сым еріді, бірнеше телефон бағаналары зақымдалды, жер асты кабелі жыртылды, бірнеше жұмысшы жерге құлап, бірақ жарақат алмады. Шарлы шарық туралы алғашқы мәліметтер Лора Ингаллс Уайлдердің 19 ғасырда жазған балалар кітабында кездеседі. Кітаптар тарихи фантастика ретінде қарастырылады, бірақ автор олар өзінің өміріндегі нақты оқиғаларды сипаттайтынын әрқашан айтқан. Уайлдердің сипаттамасында үш бөлек шарық қыстың қарлы-қарлы дауыл кезінде отбасының ас үйіндегі шойын пештің жанында пайда болады. Олар пештің жанында пайда болып, еденге домалап, анасы (Кэролин Ингаллс) оларды сабан бұтағының сыпырғышымен қуғанда жоғалып кетеді. Екінші дүниежүзілік соғыстағы ұшқыштар (1939-1945 жж.) шарлы шарыққа ұқсас ерекше құбылысты сипаттады. Ұшқыштар қызықты траекториямен қозғалатын кішкентай жарық шарын көрді, оларды "фу-файтерлер" деп атады. Екінші дүниежүзілік соғыстағы су асты кемелеріндегілер су асты кемелерінің тығыз атмосферасында кішкентай шарлы шарықтың ең жиі және тұрақты есептерін берді. Батареялардың қосылуы немесе ажыратылуы кезінде, әсіресе, егер олар дұрыс қосылмаса немесе жоғары индуктивті электр қозғалтқыштары дұрыс қосылмаса немесе ажыратылса, қасақана жарылғыш шарлар пайда болғандығы туралы бірнеше рет хабарламалар түсті. Кейіннен осы шарларды су асты батареясымен қайта жасауға тырысқанда бірнеше рет сәтсіздікке ұшырады және жарылыс болды. 1994 жылғы 6 тамызда Швецияның Уппсала қаласында шарлы шарық жабық терезеден өтіп, диаметрі шамамен дөңгелек тесік қалдырғаны хабарланды. Терезенің тесігі бірнеше күннен кейін табылды және бұл найзағай кезінде болған болуы мүмкін деп болжам жасалды; аймақтағы тұрғындар найзағайдың соқтығысуына куә болды және оны Уппсала университетінің Электр және найзағай зерттеу бөлімінің найзағай соқтығысуын бақылау жүйесі тіркеді. 2005 жылы Гернсиде болған оқиғада ұшаққа найзағай соққаннан кейін жерде бірнеше от шары көрінді. 2011 жылғы 10 шілдеде күшті найзағай кезінде құйрығы бар жарық шары Чехияның Либерек қаласындағы жергілікті авариялық қызмет басқармасының бақылау бөлмесіне терезеден кірді. Шар терезеден төбеге, содан кейін еденге және кері домалап, еден бойында екі-үш метрге дейін жүрді. Содан кейін ол еденге түсіп, жоғалып кетті. Бақылау бөлмесінде болған қызметкерлер қорқып, электр және күйген кабельдердің иісін сезіп, бірдеңе жанып жатқандай болды. Компьютерлер тоқтап (құлап түспеді) және барлық байланыс құралдары техникалық мамандар келгенге дейін түн бойы істен шықты. Құралдардың бұзылуынан келген зияннан басқа, бір ғана компьютер мониторы қирады. 2014 жылғы 15 желтоқсанда Шотландиядағы Логанэйр рейсі 6780 шарлы шарыққа тап болды, ал ұшақтың мұрына найзағай соққаннан кейін ұшақ бірнеше мың футқа төмен түсіп, Солтүк теңізінен 1100 фут қашықтықта болды, содан кейін Абердин әуежайына шұғыл қонды. 2022 жылғы 24 маусымда үлкен найзағай фронты кезінде Аустрияның Төменгі бөлігіндегі Либенбергте зейнеткер әйел солтүстік-шығысқа қарай жерге түсетін жарқын найзағайды көрді, бір минут ішінде жерден шамамен 15 метр биіктіктегі "жалыны бар сары нысанды" байқады, ол жергілікті жолмен ирек траекториямен қозғалды және екі секундтан кейін көзден жоғалды. Бұл оқиға жергілікті найзағай кезінде болды. Еуропалық қауіпті дауылдар зертханасы осыны шарлы шарық ретінде тіркеді.

Табиғи шарлы найзағайдың тікелей өлшеуі

2014 жылдың қаңтар айында Қытайдың Ланчжоу қаласындағы Солтүстік-Батыс Нормальдық Университетінің ғалымдары 2012 жылдың шілдесінде Тибет таулы аймағындағы қарапайым бұлттан-жерге түсетін найзағайды зерттеу барысында кездейсоқ пайда болған, табиғи шарлы найзағайдың оптикалық спектрін жазған нәтижелерін жариялады. , қашықтықта шарлы найзағайдың пайда болуынан бастап, қарапайым найзағай жерге тигенге дейін, құбылыстың оптикалық жойылуына дейін 1.64 секундтық сандық бейнежазба және оның спектрі жасалды. Қосымша бейнежоспар жоғары жылдамдықты (3000 кадр/сек) камерамен түсірілді, бірақ оның шектеулі жазба қабілетіне байланысты оқиғаның соңғы 0.78 секунды ғана жазылды. Екі камера да ойықсыз спектрографтармен жабдықталған. Зерттеушілер нейтралды атомдық кремний, кальций, темір, азот және оттегінің эмиссиялық сызықтарын анықтады – бұл негізгі найзағайдың спектріндегі басым иондалған азот эмиссиялық сызықтарынан өзгеше. Шарлы найзағай бейне кадр бойынша көлденең бағытта, шамамен жылдамдықпен қозғалды, диаметрі болды және 1.64 секунд ішінде шамамен арақашықтықты қамтыды.

Жарық интенсивтілігіндегі және оттегі мен азот эмиссиясындағы 100 герц жиілікті тербелістер байқалды, бұл жақын жердегі 50 Гц жоғары кернеулі электр желісінің электромагниттік өрісінен туындауы мүмкін. Спектр бойынша шарлы найзағайдың температурасы негізгі найзағай температурасынан төмен деп бағаланды (<15 000-ден 30 000 К-ге дейін). Алынған деректер топырақтың булануымен және шарлы найзағайдың электр өрістеріне сезімталдығымен сәйкес келеді. Тесла жоғары кернеу мен қуатқа, сондай-ақ қуатты қашықтан беруге көбірек қызығушылық танытты; ол жасаған шарлар тек қызығушылық тудырды. Халықаралық шарлы найзағайлар комитеті (ICBL) осы тақырыпта тұрақты симпозиумдар өткізді. Байланысты топ «Әдеттен тыс плазмалар» деген жалпы атауды қолданады. ICBL-дің соңғы симпозиумы 2012 жылдың шілдесіне Сан-Маркос (Техас штаты) қаласында жоспарланған, бірақ жеткілікті рефераттар тапсырылмағандықтан тоқтатылды.

Толқынмен басқарылатын микротолқын

Оцуки және Офурутон 2,45 ГГц, 5 кВт (максималды қуаттылық) микротолқынды осцилляторын қолдана отырып, тікбұрышты толқын жетекіш арқылы ауа толтырылған цилиндрлік қуыста микротолқынды интерференция нәтижесінде "плазмалық от шарлары" жасауды сипаттады.

Суды ағызу эксперименттері

Кейбір ғылыми топтар, оның ішінде Макс Планк институты, суға толы ыдыста жоғары кернеулі конденсаторды разрядтау арқылы шар тәрізді шаңғыр эффектін жасағандығы хабарланды.

Үйдегі микротолқынды пештердегі тәжірибелер

Қазіргі заманғы көптеген тәжірибелерде микротолқынды пешті пайдаланып, көтеріліп, жарқыраған кішкентай шарлар жасалады, олар көбінесе плазма шарлары деп аталады. Әдетте, тәжірибелер микротолқынды пешке жалынды немесе жақында сөндірілген сіңірме немесе басқа кішкентай затты қою арқылы жүргізіледі. Заттың күйген бөлігі үлкен от шарларына айналады, ал "плазма шарлары" пеш камерасының төбесіне жақын қозғалады. Кейбір тәжірибелерде, пеш камерасының қабырғаларын зақымдамау үшін, отты және шарларды жабатын кері тік тұрған шыны банканы пайдалану сипатталған. (Дегенмен, шыны банка микротолқынды пештің ішіндегідей, бояуды күйдіріп немесе металды балқытып қана қоймай, соңында жарылады.) Израильдік Эли Жерби және Владимир Дихтяр жасаған тәжірибелер микротолқынды плазма шарларының орташа радиусы бар нанобөлшектерден тұратынын көрсетті. Израильдік команда мыс, тұз, су және көміртек арқылы осы құбылысты көрсетті.

Кремний эксперименттері

2007 жылы жүргізілген тәжірибелерде кремний пластиналарын электр тогымен соққылау арқылы кремний буландырылып, буларында тотығу процесі тудырылды. Көрініс майда жарқырап, жылтылдаған шарлардың беткейде домалап жүруі сияқты болып сипатталады. Бразилиялық ғалымдар Антонио Павао мен Пернамбуко Федералды университетінің Герсон Паива осы әдіс арқылы ұзақ сақталатын кішкентай шарларды жасағандарын хабарлады. Бұл тәжірибелер шар тәрізді молнияның (шарлы найзағай) іс жүзінде тотыққан кремний буларынан тұрады деген теориядан туындады (төмендегі буланған кремний гипотезасына қараңыз).

Ұсынылған ғылыми түсіндірмелер

Қазіргі уақытта шарлы найзағайға қатысты кеңінен қабылданған түсіндірме жоқ. 1843 жылы ағылшын дәрігері және электр зерттеушісі Уильям Сноу Харрис, ал 1855 жылы француз академиясының ғалымы Франсуа Араго бұл құбылысты ғылыми салаға енгізгеннен бері бірнеше гипотезалар ұсынылған.

Буланған кремний гипотезасы

Бұл гипотеза шарлы найзағайдың күйдірілген кремнийдің тотығу арқылы жануынан тұратынын ұсынады. Найзағайдың Жердің топырағына тиюі оның құрамындағы кремнийді буландырып, кремний диоксидінен оттегіні бөліп, таза кремний буына айналдыруы мүмкін. Салқындаған кезде кремний зарядымен байланысқан, кремнийдің оттегімен қайта бірігуінен жарқырап, қалықтап жүзетін аэрозольге конденсациялануы мүмкін. 2007 жылы жарияланған эксперименттік зерттеу, таза кремнийді электр доғасымен буландыру арқылы "секундтарға созылатын жарқыраған шарларды" жасағанын хабарлады. Осы эксперименттің бейнелері мен спектрограммалары қолжетімді. Бұл гипотеза 2014 жылы табиғи шарлы найзағайдың алғашқы тіркелген спектрлері жарияланғанда маңызды қолдау деректерге ие болды. Мэтью Фрэнсис бұл гипотезаны "топырақ кесегі гипотезасы" деп атады, онда шарлы найзағайдың спектрі оның химиялық құрамы топырақпен ұқсас екенін көрсетеді.

Электрлік зарядталған қатты ядролы модель

Бұл модельде шарлы найзағайдың қатты, оң зарядталған өзегі бар деп есептеледі. Осы негізгі болжамға сәйкес, өзектің шамасына жуық зарядталған жұқа электрон қабаты оны қоршап тұрады. Өзек пен электрон қабатының арасында электрон қабатынан шағылысып, бағытталатын күшті электромагниттік (ЭМ) өріс бар вакуум орналасқан. Микротолқынды ЭМ өрісі электрондарға түйреуші күш (сәулелену қысымы) түсіріп, олардың өзектің ішіне құлауына кедергі келтіреді.

Микротолқынды қуыс гипотезасы

Пётр Капица шарлы найзағайдың микротолқындық сәулеленумен қозғалатын, ол пайда болған найзағай бұлттарынан иондалған ауа арналары бойынша допқа бағытталатын жарқыраған разряд екенін ұсынды. Доп резонанстық микротолқынды қуыс ретінде қызмет етеді, оның радиусы микротолқындық сәулеленудің толқын ұзындығына автоматты түрде бейімделіп, резонансты сақтайды. Гендель Мазер Солитон теориясы шарлы найзағайды тудыратын энергия көзінің үлкен (бірнеше куб километрлік) атмосфералық мазер екенін болжайды. Шарлы найзағай мазерден шығатын микротолқындық сәулеленудің антинодальдық жазықтығында плазма кавитоны ретінде көрінеді. 2017 жылы Қытайдың Ханчжоу қаласындағы Чжэцзян университетінің зерттеушілері, найзағай шарының жарқырауы микротолқынның плазмалық көпіршік ішінде тұтқындалуынан пайда болады деп ұсынды. Найзағайдың жерге тиетін нүктесінде микротолқындық сәулеленумен байланысқанда релятивистік электрондық шоғыр пайда болуы мүмкін. Бұл сәулелену жергілікті ауаны иондайды, ал сәулелену қысымы пайда болған плазманы сыртқа шығарып, сәулеленуді тұрақты ұстап тұратын сфералық плазмалық көпіршік құрайды. Доптың ішінде тұтқындалған микротолқын бір сәтте плазма тудырып, куәгерлердің баяндамаларында сипатталған жарқын жарықтарды сақтайды. Доп ақырында шарықта ұсталған сәулелену ыдырағанда және микротолқын сферадан шығарылғанда жоғалады. Құрылымның тұрақсыздануы кезінде найзағай шары күшті жарылысқа ұшырауы мүмкін. Бұл теория шарлы найзағайдың көптеген ерекшеліктерін түсіндіре алады. Мысалы, микротолқын шыныдан өте алады, бұл шарлардың үй ішінде қалай пайда болатынын түсіндіруге көмектеседі.

Солитон гипотезасы

Хулио Рубинштейн, Дэвид Финкельштейн және Джеймс Р. Пауэлл шарлы найзағайдың жекеленген Сент-Эльмо оттығы екенін ұсынды (1964–1970). Сент-Эльмо оттығы кеме мачтасы сияқты өткір өткізгіш атмосфералық электр өрісін күшейтетін кезде және оның бұзылуына себеп болатын кезде пайда болады. Глобус үшін күшейткіш коэффициенті 3-ке тең. Иондалған ауаның бос шары өзінің өткізгіштігі арқылы қоршаған ортаның өрісін осы деңгейге дейін күшейте алады. Бұл иондануды сақтап тұрғанда, шар атмосфералық электр ағынындағы солитон болады. Пауэллдің кинетикалық теориясы шардың мөлшерінің бұзылуға жақын екінші Таунсенд коэффициентімен (жетектілік электрондарының орташа еркін жолы) анықталатынын көрсетті. Кейбір өнеркәсіптік микротолқынды пештерде жанама жарқыраулар пайда болады және қуат өшірілгеннен кейін бірнеше секунд бойы жануын жалғастырады. Жоғары қуатты, төмен кернеулі микротолқынды генераторлардан туындаған доғалар да кейіннен жарқырауды көрсетеді. Пауэлл олардың спектрлерін өлшеді және кейіннен жарқыраудың көбінесе төмен температурада ұзақ өмір сүретін метастабильді NO иондарынан туындайтынын анықтады. Бұл құбылыс ауада және азот оксидінде пайда болды, олар мұндай метатұрақ иондарға ие, бірақ аргон, көмірқышқыл газы немесе гелий атмосферасында болған жоқ, олар мұндай иондарға ие емес. Шарлы найзағайдың солитондық моделі одан әрі дамытылды. Шарлы найзағайдың плазмадағы зарядталған бөлшектердің сфералық симметриялық емес сызықтық тербелістеріне негізделгендігі ұсынылды – бұл кеңістіктік Лангмюр солитонының аналогы. Бұл тербелістер екі классикалық тәсілмен де сипатталды. Плазманың ең қарқынды тербелістері шарлы найзағайдың орталық аймақтарында пайда болатыны анықталды. Шарлы найзағайдың ішінде қарсы бағытталған спиндері бар радиалды тербелістегі зарядталған бөлшектердің байланысқан күйлері – Купер жұптарының аналогы пайда болуы мүмкін деген болжам бар. Бұл құбылыс өз кезегінде шарлы найзағайдағы суперөткізгіштік фазаға әкелуі мүмкін. Шарлы найзағайдағы суперөткізгіштік туралы идея бұрын қарастырылған.

Гидродинамикалық айналым сақинасының антисимметриясы

Табиғи айналмалы құйынның (мысалы, "Хиллдің шарлық құйыны") сфералық құйынның төмен жылдамдық аймағындағы жану идеясы, байқауға болатын дәлелдердің кең спектрін түсіндіруге мүмкіндік беретін бір теория болып табылады.

Нанобатериялар гипотезасы

Олег Мещеряков шарлы найзағайдың нано немесе субмикрометрлік бөлшектерден тұратын күрделі құрамы бар екенін ұсынады, әр бөлшек – батарея қызметін атқарады. Беттік разряд осы батареяларды қысқа тұйықтатып, шарды құрайтын ток тудырады. Оның моделі шарлы найзағайдың барлық байқалатын қасиеттері мен процестерін түсіндіретін аэрозольдік модель ретінде сипатталады.

Плазмалық жүгіру гипотезасы

Кондигн жобасының құпиясы ашылған есебі шарлы найзағайға ұқсас, зарядталған плазмалық құрылымдардың жаңа физикалық, электрлік және магниттік құбылыстардың нәтижесінде пайда болатынын және осы зарядталған плазмалардың атмосферадағы электр зарядтарының әсері мен тепе-теңдігімен өте жоғары жылдамдықпен тасымалдануға қабілетті екенін көрсетеді. Бұл плазмалар бірнеше ауа-райы және электрлік зарядталған жағдайлардың салдарынан туындайтын сияқты, олардың ғылыми негіздемесі толыққанды емес немесе толық түсінілмеген. Бір ұсыныс бойынша, атмосферада ыдырап, зарядталған плазма түзететін метеороидтар, толық жануға ұшыраған немесе метеориттер ретінде құлаудың орнына, құбылыстың кейбір мысалдарына түсіндіру бере алады, басқа белгісіз атмосфералық оқиғалармен қатар. Дегенмен, Стенхоффтың сөзіне сәйкес, бұл түсіндірме шарлы найзағай құбылысын түсіндіру үшін жеткіліксіз деп есептеледі және ғылыми сараптамадан өте алмайды.

Транскраниалды магниттік стимуляция

Cooray және Cooray (2008) омыртқалық бөліктегі эпилепсиялық ұстамаларға ұшыраған науқастардағы галлюцинациялардың ерекшеліктері шарлы найзағайдың байқалатын ерекшеліктерімен ұқсас екенін мәлімдеді. Зерттеу сонымен қатар жақыннан өткен найзағайдың жылдам өзгеретін магнит өрісі мидағы нейрондарды қоздыруға жеткілікті күшті екенін көрсетті. Бұл, найзағайға жақын тұрған адамның омыртқалық бөлігінде эпилепсиялық ұстама тудыру мүмкіндігін күшейтеді, соның салдарынан шарлы найзағайды еліктейтін эпилепсиялық галлюцинация мен найзағай арасындағы байланыс орнатылады. Транскраниалды магниттік стимуляция арқылы жүргізілген соңғы зерттеулер зертханада (магнетофосфендер деп аталады) осыған ұқсас галлюцинациялық нәтижелерді беретінін көрсетті, және осындай жағдайлар найзағай шағылған кезде табиғатта да кездеседі. Алайда, бұл гипотеза шарлы найзағайдың тудырған физикалық зақымдануын немесе бірнеше куәгердің бір уақытта оны көруін түсіндіре алмайды. (Дегенмен, куәгерлердің баяндамалары айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін.) Инсбрук университетінің зерттеушілері жасаған теориялық есептеулерге сәйкес, кейбір найзағай түрлерінің магнит өрістері шарлы найзағайға ұқсас көру галлюцинацияларын тудыруы мүмкін.

Ридберг материясы туралы түсінік

Manykin және басқалар атмосфералық Ридберг материясын шарлы найзағай құбылысын түсіндіру үшін ұсынды. Ридберг материясы – жартылай өткізгіштердегі электрондық тесіктер тамшыларына ұқсас, көптеген жағынан жоғары қозу күйіндегі атомдардың конденсацияланған түрі. Дегенмен, электрондық тесіктер тамшыларынан өзгеше, Ридберг материясы ұзақ өмір сүруге ие – сағаттарға дейін. Материяның осы конденсацияланған қозу күйі, негізінен Холмлид басқаратын топтың жүргізген тәжірибелерімен расталған. Ол өте төмен (газ сияқты) тығыздығы бар сұйық немесе қатты күйдегі затқа ұқсас. Атмосфералық Ридберг материясының іріктемелері атмосфералық электр құбылыстары, әсіресе сызықтық найзағайдан пайда болатын жоғары қозу күйіндегі атомдардың конденсациясы нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Бірақ Ридберг материясы бұлттарының ыдырауы күшті қарбала түрінде жүзеге асып, жарылыс сияқты көрінуі мүмкін.

Вакуумдық гипотеза

Никола Тесла (1899 ж. желтоқсан) шарлардың өте сирек (бірақ ыстық) газдан тұратынын теориялады. Электростатикалық Лейден банкасы үлгілері. Стенли Сингер (1971) осы гипотеза түрін талқылап, электрлік рекомбинация уақытының көбінесе хабарланған шарлы найзағайлардың өмір сүру мерзімі үшін тым қысқа болатынын айтты. Смирнов (1987) фракталды аэрогель гипотезасын ұсынды. М. И. Зеликин (2006) плазмалық суперөткізгіштік гипотезасына негізделген (қатаң математикалық негізі бар) түсіндірме ұсынды (қараңыз, сондай-ақ А. Миссен 10-шы Халықаралық шарлы найзағай симпозиумында (21-27 маусым 2010 ж., Калининград, Ресей) шарлы найзағайдың барлық белгілі қасиеттерін еркін электрондардың ұжымдық тербелістері арқылы түсіндіретін теория ұсынды). Ең қарапайым жағдайда шар тәрізді плазмалық мембранадағы радиалды тербелістерге сәйкес келеді. Бұл тербелістер, қоршаған ауадағы төменгі тығыздықпен болатын зарядталған бөлшектердің үнемі "сіңірілуінен" туындайтын параметрлік күшею арқылы қолдалады. Сондықтан шарлы найзағай, зарядталған бөлшектердің тығыздығы тым төмен болғанда дыбыссыз жоғалады, ал тығыздық тым жоғары болғанда қатты және кейде өте күшті жарылыспен жоғалады. Электрондық тербелістер плазма шарларында немесе қалың плазма мембраналарында тұрақты толқындар түрінде де мүмкін. Бұл концентрлі жарық көпіршіктерін тудырады.