Разгадана тайна блуждающих огней

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы когда-нибудь видели блуждающие болотные огни? Они образуются над болотами и кладбищами и висят над землей. Их хорошо видно в темноте, вечером и ночью, потому что свечение все же слабовато и перекрывается дневным светом. Я не видела блуждающих огней, не довелось, но, конечно, слышала о них.

На самом деле пик интереса к этой тайне природы пришелся на ХVIII–XIX века. Тогда появилось много статей, описывающих блуждающие болотные огни. Причем наблюдали за ними известные ученые того времени — астрономы, физики, ботаники, историки и философы. Наблюдали со всей страстью, свойственной естествоиспытателям, истинным ученым (мы писали об этом в статье И.Н. Григорьева «Что светится на болотах по ночам», см. «Химию и жизнь» 2021, №7).

Вот, к примеру, шел вечером человек мимо кладбища или болота, увидел странные огоньки, плавающие над землей, удивился. Но потом вспомнил расхожее в то время объяснение, что это души умерших витают над кладбищами, и шел дальше. Однако ученых это объяснение никак не устраивало, они хотели докопаться до сути и понять, что же там светится на самом деле.

Среди этих естествоиспытателей был, например, немецкий физик Эрнст Хладни, иностранный член-корреспондент Санкт-Петербургской академии наук. Он известен своими исследованиями железных метеоритов, а также как основатель экспериментальной акустики.

Если суммировать все описания, которые сделали наблюдатели в разное время и в разных местах, то картина складывается такая. Блуждающие огни появляются на заболоченных лугах, торфяниках, болотах, кладбищах, вдоль каналов сточных вод и т.п. Обычно огни небольшие. Это такие светящиеся сигары высотой до 13 см и диаметром не более 4 см или язычки, похожие на язычки пламени. Правда, встречаются, хоть и редко, светящиеся объекты размером с человека.

Отчеты о наблюдениях блуждающих огней постепенно сходят на нет. Почему интересно? А это легко объяснимо. Болот и заболоченных мест в Европе не осталось (их осушили и распахали), всюду появилось освещение и сильная ночная засветка неба. Да и возле кладбищ сегодня мало кто живет и гуляет по ночам.

Но в чем же причина свечения блуждающих огней, что это за газ? Понятно, что тогда, 200–300 лет назад, ученые не смогли проанализировать светящиеся газы — методы анализа и приборы были несовершенны. Однако было предположение, что здесь не обошлось без фосфора, который содержится в растениях и животных, его вообще получали из костей вплоть до ХХ века. А как мы знаем, белый фосфор умеет самовоспламеняться.

Кстати, это свойство умело использовали устроители спиритических сеансов. В нише комнаты, где проходил сеанс, устанавливали небольшой флакон с крышкой, что-то типа чернильницы. В нужный момент кто-то из сидящих за столом дергал за нитку, привязанную к крышке этого флакона, внутри которого находились кусочки белого фосфора. Крышка открывалась, фосфор воспламенялся и подсвечивал столб воздуха над ним, да еще продукты окисления поднимались вверх и колебали воздух. Получалось что-то типа духа-привидения.

Одну такую ловкую спиритуалистку в буквальном смысле слова поймал за руку, дергавшую нитку, известный московский фабрикант Василий Алексеевич Хлудов. Он самостоятельно исследовал спиритические чудеса и в разное время истратил на это увлечение около 1,5 миллиона рублей.

Откуда такой естествоиспытательский азарт? А дело в том, что Василий Алексеевич окончил естественный и медицинский факультеты Императорского московского университета и в течение двух лет слушал лекции по химии в Гейдельбергском университете. Очень может быть, что в его лице Россия и мир потеряли величайшего ученого. Но он родился в купеческой семье, и судьба его была предрешена.

Итак, к началу XXI века ученые сошлись во мнении, что люминесцируют или загораются газообразные фосфин или метан — продукты гниения органики во влажной земле или болоте. Но что их поджигает?

В этом вопросе, кажется, поставили точку, причем буквально на днях. Сделали это китайские ученые из Университета Цзянхань в Ухани. Они создали генератор, который производит бесчисленное множество крошечных пузырьков газа из воздуха, содержащего метан. Затем эти пузырьки через форсунку пробулькивали через слой воды, а всё происходящее снимали на камеру. Причем не на простую камеру, а высокоскоростную, которая записывала со скоростью 24 000 кадров в секунду.

Затем видеозапись воспроизвели в замедленном режиме, в 8 000 раз медленнее реальной скорости. И увидели удивительное. По всему полю зрения, охваченному камерой, то тут, то там вспыхивали субмиллисекундные крошечные молнии. Они живут буквально мгновения, поэтому наш глаз их не видит. Молнии возникали между микропузырьками, пробулькивающими через воду. Это было похоже на искры статического электричества, которые проскакивают из-за трения поверхностей. Так и здесь — из-за трения пузырьков друг о друга на границе раздела двух фаз — жидкости и газа. Вот почему поток пузырьков должен быть плотным, им должно быть тесно (Proceedings of the National Academy of Science).

Так раскрылась многовековая тайна блуждающих болотных огней, к раскрытию которой приложили руку многие ученые на протяжении последних 300 лет. Теперь мы знаем, что метан на болотах и кладбищах поджигают микромолнии, которые проскакивают между пузырьками, содержащими метан, когда они вырываются из влажной почвы на поверхность.

Думаю, что это межфазное явление природа использует и во многих других случаях. Она экономна.