rayo globular

La crónica de Gervasio de Canterbury , un monje inglés, contiene la que posiblemente sea la referencia más antigua conocida a un rayo globular, fechada el 7 de junio de 1195. En ella afirma: «Una señal maravillosa descendió cerca de Londres», consistente en una nube densa y oscura que emitía una sustancia blanca que, bajo la nube, adquirió forma esférica, y de la cual cayó un globo de fuego hacia el río. ^{[ 20 ]}

El físico y profesor emérito Brian Tanner y el historiador Giles Gasper, de la Universidad de Durham, identificaron la entrada de la crónica como una posible descripción de un rayo globular y señalaron su similitud con otros relatos:

La descripción de Gervasio de una sustancia blanca que emerge de la nube oscura, cae como una esfera ardiente giratoria y luego realiza cierto movimiento horizontal es muy similar a las descripciones históricas y contemporáneas del rayo globular  ... Es fascinante ver cuán estrechamente coincide la descripción de Gervasio del siglo XII con los informes modernos del rayo globular. ^{[ 20 ]}

Un relato antiguo describe la Gran Tormenta Eléctrica que azotó una iglesia en Widecombe-in-the-Moor , Devon, Inglaterra, el 21 de octubre de 1638. Cuatro personas murieron y aproximadamente 60 resultaron heridas durante la fuerte tormenta. Los testigos describieron una bola de fuego de 2,4 metros (8 pies) que impactó y entró en la iglesia, destruyéndola casi por completo. Grandes piedras de los muros salieron disparadas al suelo y atravesaron las vigas de madera. Se dice que la bola de fuego destrozó los bancos y muchas ventanas, y llenó la iglesia de un fétido olor a azufre y un humo oscuro y denso. 

Según los informes, la bola de fuego se dividió en dos segmentos: uno salió por una ventana rompiéndola, y el otro desapareció en algún lugar dentro de la iglesia. Debido al fuego y al olor a azufre, los contemporáneos explicaron la bola de fuego como "el diablo" o como "las llamas del infierno". Posteriormente, algunos atribuyeron todo el incidente a dos personas que habían estado jugando a las cartas en los bancos durante el sermón, atrayendo así la ira de Dios . ^{[ 2 ]}

En diciembre de 1726, varios periódicos británicos publicaron un extracto de una carta de John Howell, del balandro Catherine and Mary :

Mientras navegábamos por el Golfo de Florida el 29 de agosto, una gran bola de fuego cayó del Element y partió nuestro mástil en diez mil pedazos, si fuera posible; partió nuestra viga mayor, también tres tablones del costado, bajo el agua, y tres de la cubierta; mató a un hombre, a otro le sacaron la mano [ sic ] , y de no haber sido por las violentas lluvias, nuestras velas se habrían convertido en una explosión de fuego. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Un ejemplo particularmente significativo fue reportado "bajo la autoridad del Dr. Gregory" en 1749:

El almirante Chambers, a bordo del HMS Montague  , el 4 de noviembre de 1749, realizaba una observación justo antes del mediodía  ... Observó una gran bola de fuego azul a unas tres millas [5  km] de distancia. Inmediatamente arriaron las gavias, pero la bola se elevó tan rápido que, antes de que pudieran izar la amura mayor, la vieron ascender casi perpendicularmente, a no más de cuarenta o cincuenta yardas [35 o 45  m] de las cadenas mayores, cuando estalló con una explosión tan grande como si se hubieran disparado cien cañones al mismo tiempo, dejando tras de sí un fuerte olor a azufre. Esta explosión hizo añicos el mastelero mayor y el mástil principal se hundió hasta la quilla.

Cinco hombres fueron derribados y uno de ellos resultó muy magullado. Justo antes de la explosión, la bola parecía tener el tamaño de una gran piedra de molino. ^{[ 3 ]}

Un informe de 1753 relata un rayo globular letal cuando el profesor Georg Richmann, de San Petersburgo , Rusia, construyó un aparato para volar cometas similar a la propuesta de Benjamin Franklin un año antes. Richmann asistía a una reunión de la Academia de Ciencias cuando oyó un trueno y corrió a casa con su grabador para inmortalizar el suceso. Mientras el experimento estaba en marcha, apareció un rayo globular que recorrió la cuerda, impactó en la frente de Richmann y lo mató. El rayo dejó una mancha roja en su frente, sus zapatos se rompieron y su ropa se chamuscó. Su grabador quedó inconsciente. El marco de la puerta de la habitación se partió y la puerta se arrancó de sus bisagras. ^{[ 23 ]}

Un periódico inglés informó que, durante una tormenta en 1809, aparecieron tres «bolas de fuego» que «atacaron» al barco británico HMS Warren Hastings  . La tripulación observó cómo una de las bolas descendía, matando a un hombre en cubierta e incendiando el mástil principal. Un tripulante salió a recuperar el cuerpo caído y fue alcanzado por una segunda bola, que lo hizo retroceder y le causó quemaduras leves. Un tercer hombre murió al contacto con la tercera bola. Los miembros de la tripulación informaron posteriormente de un persistente y nauseabundo olor a azufre. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Ebenezer Cobham Brewer , en su edición estadounidense de 1864 de A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar , habla del "rayo globular". Lo describe como bolas de fuego o gas explosivo de movimiento lento que a veces caen a la tierra o se desplazan por el suelo durante una tormenta eléctrica. Afirma que las bolas a veces se dividen en bolas más pequeñas y pueden explotar "como un cañón ". ^{[ 26 ]}

En su libro Truenos y relámpagos , ^{[ 27 ]} traducido al inglés en 1875, el escritor científico francés Wilfrid de Fonvielle escribió que había habido alrededor de 150 informes de relámpagos globulares:

El rayo globular parece sentirse particularmente atraído por los metales; así, buscará las barandillas de los balcones, o bien las tuberías de agua o gas, etc. No tiene un color propio, sino que aparecerá de cualquier color según el caso  ... en Coethen , en el Ducado de Anhalt, apareció verde. El Sr. Colon, vicepresidente de la Sociedad Geológica de París, vio una bola de relámpago descender lentamente del cielo a lo largo de la corteza de un álamo; tan pronto como tocó la tierra, rebotó y desapareció sin explotar. El 10 de septiembre de 1845, una bola de relámpago entró en la cocina de una casa en el pueblo de Salagnac , en el valle de Corrèze . Esta bola rodó sin causar daño alguno a dos mujeres y un joven que se encontraban allí; pero al llegar a un establo contiguo, explotó y mató a un cerdo que casualmente estaba encerrado allí, y que, sin saber nada sobre las maravillas del trueno y el relámpago, se atrevió a olerlo de la manera más grosera e impropia.

El movimiento de tales bolas dista mucho de ser muy rápido  ; incluso se ha observado que ocasionalmente se detienen en su trayectoria, pero no por ello son menos destructivas. Una bola de relámpago que entró en la iglesia de Stralsund, al explotar, proyectó varias bolas que explotaron a su vez como proyectiles. ^{[ 28 ]}

Nicolás II , el último zar del Imperio ruso, relató haber presenciado una bola de fuego cuando era niño, mientras asistía a la iglesia en compañía de su abuelo Alejandro II .

Una vez, mis padres se fueron y yo estaba en la vigilia nocturna con mi abuelo en la pequeña iglesia de Alejandría . Durante el servicio, hubo una fuerte tormenta eléctrica; los relámpagos iluminaban el cielo uno tras otro, y parecía que los truenos harían temblar hasta los cimientos de la iglesia y del mundo entero. De repente, oscureció por completo; una ráfaga de viento que entró por la puerta abierta apagó la llama de las velas encendidas frente al iconostasio ; se oyó un largo trueno, más fuerte que antes, y de repente vi una bola de fuego que salía volando de la ventana directamente hacia la cabeza del Emperador. La bola (era un rayo) dio vueltas por el suelo, pasó junto a la lámpara de araña y salió volando por la puerta hacia el parque. Se me heló la sangre; miré a mi abuelo  : su rostro estaba completamente sereno. Se persignó con la misma calma con la que había pasado la bola de fuego cerca de nosotros, y sentí que era impropio y poco valiente estar asustado como estaba. Sentí que bastaba con observar lo que sucedía y creer en la misericordia de Dios, como lo hacía mi abuelo. Después de que la pelota atravesara toda la iglesia y saliera repentinamente por la puerta, volví a mirar a mi abuelo. Una leve sonrisa se dibujó en su rostro y asintió con la cabeza. Mi pánico desapareció y, desde entonces, no volví a temer a las tormentas. ^{[ 29 ]}

El ocultista británico Aleister Crowley informó haber presenciado lo que él denominó "electricidad globular" durante una tormenta eléctrica en el lago Pasquaney ^{[ 30 ]} en New Hampshire , Estados Unidos, en 1916. Estaba refugiado en una pequeña cabaña cuando, en sus propias palabras,

Noté, con lo que solo puedo describir como un asombro sereno, que una deslumbrante esfera de fuego eléctrico, aparentemente de entre seis y doce pulgadas [15 y 30  cm] de diámetro, permanecía inmóvil a unas seis pulgadas [15  cm] por debajo y a la derecha de mi rodilla derecha. Al mirarla, explotó con un fuerte estruendo, imposible de confundir con el continuo tumulto de relámpagos, truenos y granizo, o con el del agua azotada y la madera destrozada que creaba un pandemonio fuera de la cabaña. Sentí una leve descarga en el centro de mi mano derecha, que estaba más cerca de la esfera que cualquier otra parte de mi cuerpo. ^{[ 31 ]}

Jennison, del Laboratorio de Electrónica de la Universidad de Kent , describió su propia observación de rayos globulares en un artículo publicado en Nature en 1969:

Estaba sentado cerca de la parte delantera de la cabina de pasajeros de un avión de pasajeros totalmente metálico (Vuelo EA 539 de Eastern Airlines) en un vuelo nocturno de Nueva York a Washington. La aeronave se topó con una tormenta eléctrica durante la cual fue envuelta en una repentina y brillante descarga eléctrica (00:05 h EST, 19 de marzo de 1963). Unos segundos después, una esfera brillante de poco más de 20  cm [8 pulgadas] de diámetro emergió de la cabina del piloto y pasó por el pasillo del avión a unos 50  cm [20 pulgadas] de mí, manteniendo la misma altura y trayectoria durante toda la distancia que pudo observarse. ^{[ 32 ]}

• Willy Ley relató un avistamiento ocurrido en París el 5 de julio de 1852, «por el cual se presentaron declaraciones juradas ante la Academia Francesa de Ciencias ». Durante una tormenta eléctrica, un sastre que vivía junto a la iglesia de Val-de-Grâce vio salir de la chimenea una bola del tamaño de una cabeza humana. Voló por la habitación, volvió a entrar en la chimenea y explotó, destruyendo la parte superior de la misma. ^{[ 11 ]}
• El 30 de abril de 1877, una bola de relámpagos entró en el Templo Dorado de Amritsar , India, y salió por una puerta lateral. Varias personas presenciaron la bola, y el incidente está inscrito en la pared frontal de Darshani Deori. ^{[ 33 ]}
• El 22 de noviembre de 1894, se produjo en Golden, Colorado , un caso inusualmente prolongado de rayo globular natural, lo que sugiere que podría haber sido inducido artificialmente desde la atmósfera. El periódico Golden Globe informó:

  Un fenómeno hermoso pero extraño se observó en esta ciudad la noche del lunes pasado. Soplaba un fuerte viento y el aire parecía estar cargado de electricidad. Frente, encima y alrededor del nuevo Salón de Ingeniería de la Escuela de Minas , bolas de fuego jugaron al escondite durante media hora, para asombro y admiración de todos los que presenciaron el espectáculo. En este edificio se encuentran las dinamos y los aparatos eléctricos de la que quizás sea la mejor planta eléctrica de su tamaño en el estado. Probablemente hubo una delegación visitante de las nubes, que visitó a los cautivos de las dinamos la noche del lunes pasado, y sin duda tuvieron una agradable visita y un juego desenfrenado. ^{[ 34 ]}

• El 22 de mayo de 1901, en la ciudad kazaja de Uralsk , en el Imperio ruso (actualmente Oral, Kazajistán), una "bola de fuego deslumbrante" descendió gradualmente del cielo durante una tormenta eléctrica, entró en una casa donde se habían refugiado 21 personas, causó estragos en el apartamento, atravesó la pared y llegó hasta una estufa en la habitación contigua, destrozó el tubo de la estufa y se lo llevó con tal violencia que se estrelló contra la pared opuesta y salió por la ventana rota. El incidente fue reportado en el Bulletin de la Société astronomique de France al año siguiente. ^{[ 35 ] [ 36 ]}
• En julio de 1907, un rayo globular impactó el faro de Cape Naturaliste en Australia Occidental. El farero Patrick Baird se encontraba en la torre en ese momento y quedó inconsciente. Su hija Ethel registró el suceso. ^{[ 37 ]}
• Ley relató otro incidente ocurrido en Bischofswerda , Alemania. El 29 de abril de 1925, varios testigos vieron una bola silenciosa aterrizar cerca de un cartero, desplazarse por un cable telefónico hasta una escuela, golpear a un profesor que hablaba por teléfono y perforar agujeros perfectamente redondos del tamaño de una moneda en un cristal. Se fundieron 210 m (700 pies) de cable, varios postes telefónicos resultaron dañados, un cable subterráneo se rompió y varios trabajadores cayeron al suelo, pero resultaron ilesos. ^{[ 11 ]} 
• Una de las primeras referencias a los rayos globulares aparece en un libro infantil ambientado en el siglo XIX de Laura Ingalls Wilder . ^{[ 38 ]} Si bien los libros se consideran ficción histórica, la autora siempre insistió en que describían hechos reales de su vida. En la descripción de Wilder, tres rayos globulares aparecen durante una ventisca invernal cerca de una estufa de hierro fundido en la cocina de la familia. Se describe cómo aparecen cerca del tubo de la estufa, luego ruedan por el suelo y desaparecen cuando la madre ( Caroline Ingalls ) los persigue con una escoba de ramas de sauce. ^{[ 39 ]}
• Los pilotos de la Segunda Guerra Mundial (1939-1945) describieron un fenómeno inusual para el cual se ha sugerido el rayo globular como explicación. Los pilotos vieron pequeñas bolas de luz moviéndose en trayectorias extrañas, que llegaron a ser conocidas como foo fighters . ^{[ 11 ]}
• El 6 de agosto de 1994, se cree que un rayo globular atravesó una ventana cerrada en Uppsala , Suecia, dejando un agujero circular de unos 5 cm (2 pulgadas) de diámetro. El agujero en la ventana se encontró días después, y se pensó que pudo haber ocurrido durante una tormenta eléctrica; los residentes de la zona presenciaron el impacto de un rayo, que fue registrado por un sistema de seguimiento de rayos de la División de Investigación de Electricidad y Rayos de la Universidad de Uppsala . ^{[ 40 ]} 
• En 2005, ocurrió un incidente en Guernsey, donde un aparente impacto de rayo en una aeronave provocó múltiples avistamientos de bolas de fuego en tierra. ^{[ 41 ]}
• El 10 de julio de 2011, durante una fuerte tormenta eléctrica, una bola de luz con una cola de dos metros (6 pies 7 pulgadas) atravesó una ventana y llegó a la sala de control de los servicios de emergencia locales en Liberec , República Checa. La bola rebotó de la ventana al techo, luego al suelo y de vuelta, donde rodó por él durante dos o tres metros. Finalmente, cayó al suelo y desapareció. El personal presente en la sala de control se asustó, percibió olor a electricidad y cables quemados, y pensó que algo se estaba quemando. Los ordenadores se bloquearon (no se estropearon) y todos los equipos de comunicaciones quedaron fuera de servicio durante la noche hasta que los técnicos los restablecieron. Aparte de los daños causados ​​por la interrupción del servicio, solo se destruyó un monitor. ^{[ 42 ]}  
• El 15 de diciembre de 2014, el vuelo 6780 de Loganair en Escocia experimentó un rayo globular en la cabina delantera justo antes de que un rayo impactara en la nariz del avión. Debido a la confusión posterior relacionada con el piloto automático, el avión cayó varios miles de pies y se acercó a 340 m (1100 pies) del Mar del Norte antes de recuperarse y realizar un aterrizaje de emergencia en el aeropuerto de Aberdeen . ^{[ 43 ]} 
• El 24 de junio de 2022, durante un frente de tormenta eléctrica masivo, un jubilado en Liebenberg, Baja Austria, vio relámpagos cegadores que caían a tierra hacia el noreste y, en menos de un minuto, divisó un "objeto ardiente con llamas" amarillento que siguió una trayectoria ondulada a lo largo de la carretera local a unos 15 m (49 pies) de altura y desapareció de la vista después de dos segundos. Ocurrió al final de una célula de tormenta eléctrica local. El Laboratorio Europeo de Tormentas Severas lo registró como un rayo globular. ^{[ 44 ]} 
• El 3 de julio de 2025, tras una tormenta en Rich Valley, Alberta , una pareja presenció un rayo cerca de su casa y una "bola de fuego" azul pálida que se mantuvo suspendida a una altura aproximada de 7 m (23 pies) sobre el suelo y se movió lentamente con un movimiento oscilante durante unos 20 segundos antes de desaparecer de la vista. ^{[ 45 ]} El fenómeno fue grabado por la pareja y reportado por agencias de noticias. ^{[ 46 ]} 

El Comité Internacional sobre Rayos Ballenosos (ICBL) celebró Simposios Internacionales sobre Rayos Ballenosos (ISBL) sobre el tema, desde el Primer Simposio Internacional sobre Rayos Ballenosos en la Universidad de Waseda , Tokio, del 4 al 6 de julio de 1988. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} El título de un grupo relacionado utiliza el nombre genérico "Plasmas no convencionales". ^{[ 53 ]} El 11.º Simposio Internacional sobre Rayos Ballenosos tuvo lugar en Kaliningrado, del 21 al 27 de junio de 2010. ^{[ 54 ]} El 12.º simposio del ICBL estaba programado tentativamente para julio de 2012 en San Marcos, Texas , pero se canceló debido a la falta de resúmenes presentados. ^{[ 55 ]}

Ohtsuki y Ofuruton ^{[ 56 ] [ 57 ]} describieron la producción de "bolas de fuego de plasma" mediante interferencia de microondas dentro de una cavidad cilíndrica llena de aire alimentada por una guía de ondas rectangular utilizando un oscilador de microondas de 2,45  GHz y 5  kW (potencia máxima).

Según se informa , algunos grupos científicos, incluido el Instituto Max Planck , han producido un efecto similar al de un rayo globular al descargar un condensador de alto voltaje en un tanque de agua. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

Muchos experimentos modernos implican el uso de un horno microondas para producir pequeñas esferas luminosas ascendentes, a menudo denominadas bolas de plasma . Generalmente, los experimentos se llevan a cabo colocando una cerilla encendida o recién apagada u otro objeto pequeño en un horno microondas. La parte quemada del objeto se inflama formando una gran bola de fuego, mientras que las "bolas de plasma" flotan cerca del techo de la cámara del horno. Algunos experimentos describen cubrir la cerilla con un frasco de vidrio invertido, que contiene tanto la llama como las bolas para que no dañen las paredes de la cámara. ^{[ 60 ]} (Sin embargo, un frasco de vidrio termina explotando en lugar de simplemente causar pintura carbonizada o metal fundido, como sucede en el interior de un microondas). Los experimentos de Eli Jerby y Vladimir Dikhtyar en Israel revelaron que las bolas de plasma de microondas están compuestas de nanopartículas con un radio promedio de 25 nm (9,8 × 10 ⁻⁷ pulgadas) . El equipo demostró el fenómeno con cobre, sales, agua y carbono. ^{[ 61 ]} 

En 2007, se realizaron experimentos aplicando descargas eléctricas a obleas de silicio , lo que vaporizó el silicio e indujo la oxidación de los vapores. El efecto visual se puede describir como pequeñas esferas brillantes y centelleantes que ruedan sobre una superficie. Según se informa, dos científicos brasileños, Antonio Pavão y Gerson Paiva, de la Universidad Federal de Pernambuco ^{[ 62 ]} , han logrado producir consistentemente pequeñas esferas de larga duración utilizando este método. ^{[ 63 ] [ 64 ]} Estos experimentos surgieron de la teoría de que el rayo globular es en realidad vapores de silicio oxidados (véase la hipótesis del silicio vaporizado , más adelante) .

Esta hipótesis sugiere que el rayo globular consiste en silicio vaporizado que se quema por oxidación . Un rayo que impacta el suelo de la Tierra podría vaporizar la sílice que contiene y, de alguna manera, separar el oxígeno del dióxido de silicio , convirtiéndolo en vapor de silicio puro. Al enfriarse, el silicio podría condensarse en un aerosol flotante, unido por su carga, que brilla debido al calor del silicio que se recombina con el oxígeno . Una investigación experimental de este efecto, publicada en 2007, informó la producción de "bolas luminosas con una vida útil del orden de segundos" al evaporar silicio puro con un arco eléctrico. ^{[ 64 ] [ 69 ] [ 70 ]} Se han puesto a disposición videos y espectrógrafos de este experimento. ^{[ 71 ] [ 72 ]} Esta hipótesis obtuvo datos de apoyo significativos en 2014, cuando se publicaron los primeros espectros registrados de rayos globulares naturales. ^{[ 5 ] [ 47 ]} Las formas teóricas de almacenamiento de silicio en el suelo incluyen nanopartículas de Si, SiO y SiC . ^{[ 73 ]} Matthew Francis ha denominado a esto la "hipótesis del terrón de tierra", en la que el espectro del rayo globular muestra que comparte química con el suelo. ^{[ 74 ]}

En este modelo, se supone que el rayo globular tiene un núcleo sólido con carga positiva. Según esta suposición, el núcleo está rodeado por una fina capa de electrones con una carga de magnitud casi igual a la del núcleo. Existe un vacío entre el núcleo y la capa de electrones que contiene un intenso campo electromagnético (EM) , el cual es reflejado y guiado por la capa de electrones. El campo EM de microondas ejerce una fuerza ponderomotriz (presión de radiación) sobre los electrones, impidiendo que caigan en el núcleo. ^{[ 75 ] [ 76 ]}

Pyotr Kapitsa propuso que el rayo globular es una descarga luminiscente impulsada por radiación de microondas que se guía hacia la esfera a lo largo de líneas de aire ionizado desde las nubes de rayos donde se produce. La esfera actúa como una cavidad de microondas resonante, ajustando automáticamente su radio a la longitud de onda de la radiación de microondas para que se mantenga la resonancia. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

La teoría del máser-solitón de Handel sobre el rayo globular plantea la hipótesis de que la fuente de energía que lo genera es un máser atmosférico de gran tamaño (varios kilómetros cúbicos) . El rayo globular aparece como un cavitón de plasma en el plano antinodal de la radiación de microondas del máser. ^{[ 79 ]}

En 2017, investigadores de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China, propusieron que el brillante resplandor de las bolas de relámpago se crea cuando las microondas quedan atrapadas dentro de una burbuja de plasma. En la punta de un rayo que llega al suelo, se puede producir un haz de electrones relativistas al entrar en contacto con la radiación de microondas, ^{[ 80 ]} esta última ioniza el aire local y la presión de la radiación expulsa el plasma resultante, formando una burbuja de plasma esférica que atrapa la radiación de forma estable. Las microondas atrapadas dentro de la bola continúan generando plasma por un momento para mantener los destellos brillantes descritos en los relatos de los observadores. La bola finalmente se desvanece a medida que la radiación contenida dentro de la burbuja comienza a decaer y las microondas se descargan de la esfera. Las bolas de relámpago pueden explotar dramáticamente cuando la estructura se desestabiliza. La teoría podría explicar muchas de las extrañas características de los rayos globulares. Por ejemplo, las microondas pueden atravesar el vidrio, lo que ayuda a explicar por qué se podrían formar bolas en interiores.

Julio Rubinstein, ^{[ 81 ]} David Finkelstein y James R. Powell propusieron que el rayo globular es un fuego de San Telmo aislado (1964–1970). El fuego de San Telmo surge cuando un conductor afilado, como el mástil de un barco, amplifica el campo eléctrico atmosférico hasta su ruptura. Para un globo, el factor de amplificación es 3. Una bola libre de aire ionizado puede amplificar el campo ambiental en esta medida debido a su propia conductividad. Cuando esto mantiene la ionización, la bola es entonces un solitón en el flujo de electricidad atmosférica.

Los cálculos de la teoría cinética de Powell revelaron que el tamaño de la esfera está determinado por el segundo coeficiente de Townsend (el camino libre medio de los electrones de conducción) cerca de la ruptura. Se ha observado que las descargas luminiscentes errantes ocurren dentro de ciertos hornos microondas industriales y continúan brillando durante varios segundos después de apagar la alimentación. También se ha descubierto que los arcos generados por generadores de microondas de alta potencia y bajo voltaje presentan luminiscencia residual. Powell midió sus espectros y halló que la luminiscencia residual proviene principalmente de iones NO metaestables , que tienen una larga vida útil a bajas temperaturas. Este fenómeno se produjo en el aire y en el óxido nitroso, que poseen dichos iones metaestables, pero no en atmósferas de argón, dióxido de carbono o helio, que carecen de ellos.

El modelo de solitón de un rayo globular se desarrolló aún más. ^{[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]} Se sugirió que un caso de rayo globular se basa en oscilaciones no lineales esféricamente simétricas de partículas cargadas en plasma, el análogo de un solitón de Langmuir espacial. ^{[ 85 ]} Estas oscilaciones se describieron tanto en enfoques clásicos ^{[ 83 ] [ 84 ]} como cuánticos ^{[ 82 ] [ 86 ]} . Se encontró que las oscilaciones de plasma más intensas ocurren en las regiones centrales de un rayo globular. Se sugiere que estados ligados de partículas cargadas que oscilan radialmente con espines orientados en sentido opuesto, el análogo de pares de Cooper, pueden aparecer dentro de un rayo globular. ^{[ 86 ] [ 87 ]} Este fenómeno, a su vez, puede conducir a una fase superconductora en un rayo globular. La idea de la superconductividad en un rayo globular se consideró anteriormente. ^{[ 88 ] [ 89 ]} En este modelo también se discutió la posibilidad de la existencia de un rayo globular con un núcleo compuesto. ^{[ 90 ]}

Una teoría que podría explicar el amplio espectro de evidencia observacional es la idea de combustión dentro de la región de baja velocidad de la ruptura del vórtice esférico de un vórtice natural (por ejemplo, el ' vórtice esférico de Hill '). ^{[ 91 ]}

Oleg Meshcheryakov sugiere que el rayo globular está compuesto de nanopartículas o partículas submicrométricas compuestas, cada partícula constituyendo una batería . Una descarga superficial cortocircuita estas baterías, provocando una corriente que forma la bola. Su modelo se describe como un modelo de aerosol que explica todas las propiedades y procesos observables del rayo globular. ^{[ 92 ] [ 93 ]}

El informe desclasificado del Proyecto Condign concluye que las formaciones de plasma cargado flotante , similares a los rayos globulares, se forman por fenómenos físicos, eléctricos y magnéticos novedosos, y que estos plasmas cargados pueden transportarse a velocidades enormes bajo la influencia y el equilibrio de las cargas eléctricas en la atmósfera. Estos plasmas parecen originarse debido a más de un conjunto de condiciones meteorológicas y de carga eléctrica, cuya justificación científica es incompleta o no se comprende del todo. Una sugerencia es que la fragmentación de meteoroides en la atmósfera, formando plasmas cargados en lugar de quemarse por completo o impactar como meteoritos, podría explicar algunos casos del fenómeno, además de otros eventos atmosféricos desconocidos. ^{[ 94 ]} Sin embargo, según Stenhoff, esta explicación se considera insuficiente para explicar el fenómeno de los rayos globulares y probablemente no superaría la revisión por pares. ^{[ 95 ]}

Cooray y Cooray (2008) ^{[ 96 ]} afirmaron que las características de las alucinaciones experimentadas por pacientes con crisis epilépticas en el lóbulo occipital son similares a las observadas en los rayos globulares. El estudio también demostró que el campo magnético de rápida variación de un rayo cercano es lo suficientemente fuerte como para excitar las neuronas del cerebro. Esto refuerza la posibilidad de una crisis epiléptica inducida por rayos en el lóbulo occipital de una persona cercana a una descarga eléctrica, estableciendo la conexión entre las alucinaciones epilépticas que imitan rayos globulares y las tormentas eléctricas.

Investigaciones más recientes con estimulación magnética transcraneal han demostrado producir los mismos resultados de alucinaciones en el laboratorio (denominadas magnetofosfenos ), y se ha observado que estas condiciones ocurren en la naturaleza cerca de rayos. ^{[ 97 ] [ 98 ]} Esta hipótesis no logra explicar el daño físico observado causado por el rayo globular ni la observación simultánea por parte de múltiples testigos. (Como mínimo, las observaciones diferirían sustancialmente).

Cálculos teóricos de investigadores de la Universidad de Innsbruck sugieren que los campos magnéticos involucrados en ciertos tipos de rayos podrían inducir alucinaciones visuales similares a las de un rayo globular. ^{[ 97 ]} Dichos campos, que se encuentran a corta distancia de un punto donde se han producido múltiples rayos en pocos segundos, pueden provocar directamente la activación de las neuronas de la corteza visual , dando lugar a magnetofosfenos (alucinaciones visuales inducidas magnéticamente). ^{[ 99 ]}

Manykin et al. han sugerido la materia de Rydberg atmosférica como explicación del fenómeno del rayo globular. ^{[ 100 ]} La materia de Rydberg es una forma condensada de átomos altamente excitados, similar en muchos aspectos a las gotas de electrones y huecos en semiconductores. ^{[ 101 ] [ 102 ]} Sin embargo, a diferencia de las gotas de electrones y huecos, la materia de Rydberg tiene una vida útil prolongada, de hasta horas. Este estado excitado condensado de la materia está respaldado por experimentos, principalmente de un grupo liderado por Holmlid. ^{[ 103 ]} Es similar a un estado líquido o sólido de la materia con una densidad extremadamente baja (similar a la de un gas). Los grumos de materia de Rydberg atmosférica pueden resultar de la condensación de átomos altamente excitados que se forman por fenómenos eléctricos atmosféricos, principalmente por rayos lineales. Sin embargo, la desintegración estimulada de nubes de materia de Rydberg puede tomar la forma de una avalancha y, por lo tanto, aparecer como una explosión.

En diciembre de 1899, Nikola Tesla teorizó que las bolas consistían en un gas caliente altamente enrarecido. ^{[ 49 ]}

Fedosin presentó un modelo en el que los iones cargados se ubican dentro del rayo globular y los electrones giran en la envoltura, creando un campo magnético. ^{[ 104 ]}

La estabilidad a largo plazo del rayo globular se garantiza mediante el equilibrio de las fuerzas eléctricas y magnéticas. La fuerza eléctrica que actúa sobre los electrones debido a la carga volumétrica positiva de los iones es la fuerza centrípeta que los mantiene en su lugar mientras giran. A su vez, los iones son mantenidos por el campo magnético, lo que provoca que giren alrededor de las líneas del campo magnético. El modelo predice un diámetro máximo de 34 cm para el rayo globular, con una carga de aproximadamente 10 microculombios y carga positiva, y una energía que alcanza los 11 kilojulios. ^{[ 105 ]}

El modelo electrón-ión describe no solo el rayo globular, sino también el rayo perlado, que suele producirse cuando un rayo lineal se desintegra. A partir de las dimensiones conocidas de las perlas del rayo perlado, es posible calcular la carga eléctrica de una sola perla y su campo magnético. Las fuerzas eléctricas de repulsión entre perlas vecinas se equilibran con las fuerzas magnéticas de atracción entre ellas. Dado que las fuerzas electromagnéticas entre las perlas superan significativamente la fuerza de la presión del viento, las perlas permanecen en su lugar hasta el momento de la extinción del rayo perlado.

En el modelo electroquímico (basado en el trabajo de Stakhanov ^{[ 106 ]} y posteriormente modificado por Turner ^{[ 107 ] [ 108 ]} ), una bola de relámpago es un plasma de aire rodeado por varias capas químicamente activas. Se alimenta mediante la oxidación del nitrógeno, que produce los iones _{H₃O⁺ y} ^NO₂⁻ . Al hidratarse ^, estos iones pueden combinarse, enfriando la superficie del plasma. Los aerosoles de ácido nitroso así producidos se oxidan posteriormente a ácido nítrico. Estos aumentan de tamaño y restringen la entrada de aire, manteniendo así el plasma compacto.

Estos procesos requieren condiciones químicas y eléctricas muy delicadamente equilibradas en el aire circundante, lo que explica la rareza del fenómeno. En condiciones de reacción óptimas, el peso de las gotitas formadas puede compensar con creces la fuerza de flotación del plasma caliente. Al mismo tiempo, las cargas positivas netas, tanto en el exterior de la esfera como en la superficie terrestre (durante una tormenta eléctrica), a veces pueden mantener la esfera suspendida en el aire a un metro o menos del suelo.

El movimiento de la bola puede ser impulsado por campos eléctricos, pero también, dado que el flujo de aire entrante está restringido por el número y el diámetro medio de las partículas superficiales, responderá a las diferencias de humedad locales. Además, el flujo de aire entrante proporciona una tensión superficial muy efectiva a la bola. ^{[ 107 ]} Esto explica comportamientos aparentemente anómalos como el paso a través de agujeros relativamente pequeños y el rebote. En su forma final, el modelo ^{[ 108 ]} puede explicar todas las características conocidas del rayo globular. Las consideraciones termodinámicas ^{[ 109 ]} refutan la falacia de que la neutralización rápida de la carga impide que el rayo globular sea un plasma.

Se han propuesto otras hipótesis para explicar el rayo globular:

• Hipótesis del dipolo eléctrico giratorio . Un artículo de 1976 de VG Endean postuló que el rayo globular podría describirse como un vector de campo eléctrico que gira en la región de frecuencia de microondas . ^{[ 110 ]}
• Modelos de botellas de Leyden electrostáticas . Stanley Singer analizó (1971) este tipo de hipótesis y sugirió que el tiempo de recombinación eléctrica sería demasiado corto para las duraciones de los rayos globulares que se suelen reportar. ^{[ 111 ]}
• Smirnov propuso (1987) una hipótesis de aerogel fractal . ^{[ 112 ]}
• MI Zelikin propuso (2006) una explicación (con una base matemática rigurosa) basada en la hipótesis de la superconductividad del plasma ^{[ 89 ]} (véase también ^{[ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]} ).
• A. Meessen presentó una teoría en el 10.º Simposio Internacional sobre Rayos Gélidos (21-27 de junio de 2010, Kaliningrado, Rusia) que explica todas las propiedades conocidas de los rayos globulares en términos de oscilaciones colectivas de electrones libres. El caso más simple corresponde a oscilaciones radiales en una membrana plasmática esférica. Estas oscilaciones se mantienen mediante amplificación paramétrica, resultante de la "inhalación" regular de partículas cargadas presentes en menor densidad en el aire ambiente. El rayo globular se desvanece así por extinción silenciosa cuando la densidad disponible de partículas cargadas es demasiado baja, mientras que desaparece con una explosión fuerte y a veces muy violenta cuando esta densidad es demasiado alta. Las oscilaciones electrónicas también son posibles como ondas estacionarias en una bola de plasma o una membrana plasmática gruesa. Esto produce burbujas luminosas concéntricas. ^{[ 113 ]}