El misterio de las centellas (1328)

(Extracto de TCBA NEWS, volumen 8, # 3, 1989) PRODUCCIÓN DE BOLAS DE FUEGO ELÉCTRICAS DE TESLA por Kenneth L. Corum y James F. Corum Corum & Associates, Inc. 8551 State Troute 534 Windsor, Ohio 44099 «He logrado determinar el modo de su formación y producirlos artificialmente». Nikola Tesla [ELECTRICAL WORLD AND ENGINEER, 5 de marzo de 1904]

INTRODUCCIÓN

Aunque ha habido numerosos artículos, publicaciones y seminarios sobre el fenómeno de los rayos y las bolas de fuego, solo unos pocos han informado sobre la producción real de bolas de fuego. Sin embargo, incluso menos de estos puñados han producido bolas de fuego en condiciones que, incluso remotamente, podrían considerarse similares a la naturaleza. Al igual que con la Relatividad General, el número de publicaciones teóricas excede el número de artículos experimentales en varios órdenes de magnitud.

Nuestro laboratorio en Ohio (que se destaca por la investigación de antenas helicoidales de onda lenta) ha desarrollado equipos que producirán bolas de fuego eléctricas que durarán después de que se retire la energía externa. Hemos podido producir bolas de fuego eléctricas que se ajustarán a las condiciones y circunstancias que se ven con frecuencia en la naturaleza (es decir, bolas de fuego que pasan a través de ventanas, dentro de aviones, viajando a lo largo de cercas, etc.).

El verano pasado, durante el 3er Simposio Internacional de Tesla en Colorado Springs, mientras caminaba por el laboratorio de Tesla y el lago Prospect en el cercano Memorial Park, Leland Anderson hizo el comentario: «No entiendo por qué no todos vemos bolas de fuego. Tesla los describió, simplemente parecían salir de su máquina». (Ver fotografía 4). Habíamos estado discutiendo el capítulo 34 «perdido» que Harry Goldman acababa de publicar en TCBA NEWS (Volumen 7, # 3, 1988 pp. 13-15). Su importancia puede obtenerse de esta breve cita atribuida a Tesla:

«… se hizo evidente que las bolas de fuego resultaron de la interacción de dos frecuencias, una onda de frecuencia más alta perdida impuesta a las oscilaciones de frecuencia más baja del circuito principal…»

«Esta condición actúa como un disparador que puede causar la energía total de la poderosa onda más larga debe ser descargada en un intervalo de tiempo infinitesimalmente pequeño y la velocidad proporcional tremendamente grande de movimiento de energía que no puede confinarse al circuito metálico y se libera en el espacio circundante con una violencia inconcebible».

«Es sólo un paso, desde aprender cómo una corriente de alta frecuencia puede descargar explosivamente una corriente de frecuencia más baja, hasta usar el principio para diseñar un sistema en el que estas explosiones puedan producirse intencionalmente». -N. Tesla

Fue un enigma para nosotros. Mientras volamos de regreso a Cleveland, continuamos comparando el Capítulo 34 con las fotografías de las notas publicadas de Tesla. Y luego nos sorprendió. Simplemente no estábamos usando la configuración del circuito que Tesla nos muestra. Cuando regresamos, arreglamos nuestro aparato como se muestra en la Figura 1.

Figura 1.

APARATO

Siguiendo las instrucciones de Tesla, recableamos nuestro aparato como dos osciladores de RF de alta potencia pulsados sincrónicamente, el primero a una frecuencia de 67 KHz y el segundo a 156 KHz (las frecuencias exactas no son críticas). La base del aparato fue concebida y patentada por primera vez en 1897 por Nikola Tesla. La idea de utilizar dos osciladores en sincronismo también fue utilizada por Tesla a principios de siglo en un sistema de comunicación de espectro ensanchado primitivo patentado. El aparato se puede ver en docenas de fotografías y diagramas de circuitos en las notas de Colorado Springs de Tesla (a las que se hace referencia como CSN a continuación).

Ha habido muchas descripciones y análisis de los osciladores de Tesla. El clásico es el Oberbeck en 1895. Sin embargo, todas estas descripciones científicas y de ingeniería no llegan a ser una descripción verdadera. No fue hasta que aplicamos la teoría de la línea de transmisión de onda lenta y la coherencia parcial al oscilador de Tesla que pudimos predecir con precisión el funcionamiento del oscilador y la posterior producción de bolas de fuego.

El aparato consta principalmente de dos resonadores helicoidales de onda lenta de un cuarto de longitud de onda sobre un plano de tierra conductor. Ambos resonadores estaban acoplados magnéticamente por un enlace común a un oscilador de chispa, de alta potencia pico (aproximadamente 70 KW), operando a una frecuencia de 67 KHz. La potencia promedio real que se entregó al electrodo de alto voltaje fue del orden de 3.2 KW (2.4 megavoltios RF). Tesla, por supuesto, tenía unos 100 elementos de la potencia que podíamos producir con nuestro equipo bastante modesto.

OPERACIÓN

El oscilador de chispa se estableció en 800 pulsos por segundo y la duración fue de 100 microsegundos. La bobina de baja frecuencia tuvo un tiempo de coherencia de 72 microsegundos. Esto significa que las oscilaciones incoherentes inducidas en el resonador tardaron 72 microsegundos en generar una onda estacionaria (o patrón de interferencia) y se muestran como un alto voltaje en el extremo superior del resonador: Vmax = SV min (donde S es el VSWR ) [La teoría se desarrolla con gran detalle en las referencias 5,6,7. La referencia 8 incluso proporciona un tutorial asistido por computadora.] La bobina de alta frecuencia tenía un tiempo de coherencia de 30 microsegundos.

# 1. Usando la bobina de alta frecuencia para formar un arco hacia la bobina de baja frecuencia, la bobina de baja frecuencia liberaría su energía rápidamente, en una ráfaga. El estallido de energía liberado se manifiesta en forma de bola o «burbuja». Debido al aumento de voltaje más rápido en la bobina de alta frecuencia y el subsecuente arco de corta duración a la bobina de baja frecuencia, la baja frecuencia ahora ve una baja impedancia donde normalmente vería una alta impedancia. La energía atrapada en la bobina cuando el oscilador estaba encendido ahora debe disiparse muy rápidamente en este punto de impedancia más baja, de ahí el estallido. (Ver CSN en la página 114, párrafo inferior. El uso de Tesla del circuito agrupado Q es algo engañoso, pero su física es sustancialmente correcta. El circuito 4 en la página 115 y el que está en la parte superior de la página 174 son prácticamente los mismos que en la Figura 1.)

# 2. Un segundo método de producción de bolas de fuego incluye el uso de partículas microscópicas de metal o carbón vaporizadas. Usamos la bobina de baja frecuencia sola y depositamos una fina película de partículas de carbono en el electrodo de alto voltaje. Cuando el voltaje comenzó a subir en el extremo del resonador, comenzaron a formarse serpentinas en el electrodo. La corriente que atraviesa la película de carbono tiende a calentar rápidamente las partículas de carbono. Esta disipación de potencia también tiende a reducir rápidamente la impedancia y posteriormente liberar rápidamente toda la potencia en este «resistor» calentado de tamaño micrón. Se pueden obtener los mismos resultados usando «la punta del cable cubierto de goma o el sire # 10» para «facilitar el bombeo de la chispa». (CSN páginas 173-174) El caucho anticuado está cargado de hollín.

Experimentalmente, hemos determinado el conjunto ideal de condiciones para producir bolas de fuego eléctricas. Ellos son:

1. Genere una gran cantidad de carbón o partículas de metal vaporizadas en una pequeña región del espacio.

2. Cree grandes campos eléctricos en la misma vecindad (del orden de 1 a 2 MV/m).

3. Eleve rápidamente la temperatura de las partículas.

La cinta de video documenta fácilmente los resultados de cumplir estas tres condiciones. A partir de esto, se deduce que la vida útil de las bolas de fuego es de 1 a 2 segundos y las dimensiones son de 1 a 3 centímetros de diámetro. Además, estos están de acuerdo con las observaciones y conclusiones de Tesla. Por ejemplo, en un lugar atribuye las bolas de fuego a la presencia de material calentado por resistencia en el aire. (CSN página 333)

Este mecanismo es consistente con la teoría relativamente reciente de Zaitsev en la que el calentamiento resistivo de partículas crea una región brillante o bola de fuego: «la corriente de las etapas prelíder de la descarga de la semilla [nube de partículas finas (metal, hollín o ceniza) ] que fluye a través de la estructura la conduce a una explosión térmica». (ref. 1) Las bolas de fuego desaparecen cuando las partículas se queman o cuando se produce una explosión térmica. Hemos observado ambos.

RESULTADOS

Usando estos métodos para producir las bolas de fuego, nos dispusimos a crear las condiciones descritas por los observadores de las centellas. Al hacer que las serpentinas, producidas por los dos resonadores que operan juntos, golpeen un cristal de ventana rodeado por un marco de madera, producimos condiciones que normalmente se encuentran en la naturaleza. (ver referencias 2 y 3) ¡Lo que observó el operador de nuestro aparato fue asombroso! «las serpentinas salieron de la terminal de alto voltaje y golpearon el cristal de la ventana. Había muchas bolas de fuego entre el electrodo y la ventana. Pero donde las serpentinas golpearon el vidrio, había muchas bolas de fuego que emanaban del lado opuesto del vidrio. Las bolas de fuego luego viajaría lentamente horizontalmente a 30 centímetros aproximadamente y se encendería. Algunos viajarían un poco más lejos y explotarían». Lo que se captó en la cinta de video se puede ver en la secuencia de las fotos 1, 2 y 3. Estos resultados se pueden reproducir a pedido. ¡Inténtalo!

Powell y Finkelstein han descrito un mecanismo por el cual las bolas de fuego pueden parecer pasar intactas a través de una ventana de vidrio.

«Las líneas de fuerza inicialmente eléctricas pasan libremente a través del vidrio. Los iones positivos de la bola siguen las líneas de fuerza y se acumulan en un lado del vidrio, mientras que los electrones de la habitación se acumulan en el otro. Cuando la bola se acerca, el vidrio se calienta o se rompe lo suficiente como para volverse ligeramente conductor. Luego se convierte en un electrodo, y se forma una bola dentro de la habitación; la bola luego flota alejándose de la ventana». (Ref. 3)

La física real puede ser algo diferente, pero la secuencia de fotografías 1, 2 y 3 apoyan la idea general.

La relativa facilidad de generación de bolas de fuego eléctricas por descargas de alto voltaje en presencia de películas de carbono, humo, cenizas y polvo es consistente con su frecuente observación natural dentro y alrededor de las chimeneas, donde el carbono se deposita en gran profusión.

[Los lectores familiarizados con la famosa conferencia de Navidad de Michael Faraday, «La historia química de una vela» («No existe una ley bajo la cual se gobierne ninguna parte de este universo que no entre en juego»), recordarán sus comentarios entusiastas sobre la presencia de humo y partículas sólidas de carbón en la llama de una vela brillante, nos dan colores gloriosos y una luz hermosa. ¡Imagínese lo que habría resultado si Faraday y Tesla se hubieran conocido! Si no puede obtener el 1 o 2 MV que Zaitsev requiere según sea necesario y que observamos en la condición 2 anterior, puede colocar una vela de plomero envuelta en alambre en el costado de su pequeña bobina Tesla y tener una idea de lo que se puede ver en una máquina más grande. Una vez más, grabar en vídeo el experimento, ajustar los niveles de potencia y revisar la cinta, fotograma a fotograma, será una experiencia muy reveladora. Faraday señaló que si coloca un colador o un tubo de vidrio en la llama de una vela, verá una cantidad increíble de partículas de hollín burbujeando. Esto es lo que le da color y luminosidad a la llama de la vela.]

Pudimos producir otras características interesantes. A menudo teníamos bolas de fuego pulsantes. Estas aparecerían y luego se encogerían. Cuando eran golpeadas por serpentinas, aumentaban de tamaño y luego se encogían nuevamente. Esto ocurriría varias veces y luego se desvanecería. Otra característica era que algunas tenían la apariencia de una rosquilla; círculos brillantes con centros oscuros. Otros se le aparecieron al observador como blanco, rojo, verde, amarillo, azul-blanco y violeta. Ver foto 4. En la Referencia 9 se dan muchas otras fotografías en color y una discusión histórica.

CONCLUSIÓN

Creemos que el fenómeno que se manifiesta cuando se acorta el tiempo de coherencia podría ser el mismo fenómeno que ocurre en la naturaleza. En lugar de tener un resonador helicoidal corto como línea de transmisión, el rayo natural podría ser una línea de transmisión de cuarto de onda completo con su propio tiempo de coherencia acortado por pequeñas serpentinas en un extremo del rayo. Según los especialistas en rayos, la mayoría de estas pequeñas serpentinas ocurren en el extremo superior del rayo. Esto explicaría la poca frecuencia de las centellas en el lado del suelo del golpe. El polvo, el hollín, las cenizas y otros contaminantes en el aire cerca de los rayos producirían, por supuesto, resultados similares.

Nuestra conclusión es que estas bolas de fuego son principalmente de origen RF y no fenómenos nucleares. De acuerdo con las observaciones de Tesla, pueden producirse por descarga de alta corriente en aire caliente [«Estoy satisfecho de que el fenómeno de la bola de fuego se produce por el calentamiento repentino, hasta una alta incandescencia de una masa de aire u otro gas, según sea el caso puede ser, por el paso de una poderosa descarga». CSN pág. 368] o por la presencia de partículas de material calentadas resistivamente [«Las atribuyo (las bolas de fuego) a la presencia de material en el aire en ese lugar particular que es de tal naturaleza, que cuando se calienta, aumenta la luminosidad». CSN página 333] Este último daría cuenta de las «bolas de fuego de la sala de máquinas» producidas por interruptores y relés de alta corriente. Finkelstein y Rubenstein hicieron una vez una declaración notable: «Si este modelo es apropiado, entonces la centella no tiene relevancia para la fusión controlada investigación de plasma». (Ref. 4) Si ahora debería ser evidente que esta posición puede ser apoyada experimentalmente.

En nuestra investigación bibliográfica sobre el tema durante los últimos 26 años, hemos leído cientos de artículos técnicos, artículos, informes y libros. Sería imposible citarlos y discutirlos todos en esta comunicación. Pero creemos que el de Tesla es el único aparato que se ha desarrollado que puede abordar y reproducir bajo demanda las muchas descripciones de la naturaleza de las centellas. Ahora, una gran cantidad de experimentadores pueden llevar a cabo la generación y experimentación de bolas de fuego bajo sus propias condiciones controladas. Lo mejor de todo es que el aparato requerido no solo es económico, sino que está disponible en miles de hogares y laboratorios existentes en todo el mundo.

¿Qué habría ocurrido si Faraday y Tesla se hubieran conocido? Por qué, los osciladores de RF de alta potencia y la química de las velas se habrían combinado para reinar brillantes bolas de fuego eléctricas, ¡por supuesto!

REFERENCIAS

1. «New theory of ball lightning» by A.V Zaitsev, Soviet Physics-Technical Physics, Vol. 17, #1, July, 1972, pp. 173-175.

2. Ball lightning and Bead Lightning, by J.D. Barry, Plenum Press, 1980, pp 114-115.

3. «Ball lightning,» by JR Powell and D. Finkelstein, American Scientist, Vol. 58, 1970, pp 262-280, See page 279.

4. «Ball Lightning,» by D. Finkelstein and J. Rubenstein, Physical Review, Vol 135, #2A, July 20, 1964, pp A390-A396.

5. «A Technical Analysis of the Extra Coil as a Slow Wave Helical Resonator,» with Kenneth L. Corum, Proceedings of the 2nd International Tesla Symposium, Colorado Springs, Colorado, 1986, chapter 2, pp 1-24.

6. «The Application of Transmission Line Resonators to High Voltage RF Power Processing: History, Analysis, and Experiment.

7. Vacuum Tube Tesla Coils, by J.F. Corum and K.L. Corum, Published by Corum & Associates, Inc., 1988, [100 page text, $55]

8. TCTUTOR – A personal Computer Analysis of Spark Gap Tesla Coils, BY J.F. Corum, D.J. Edwards, and L.L. Corum, Published by Corum & Associates, Inc., 1988, [110 page text & disk, $75]

9. Fire Balls – A Collection of Laboratory Experiment Photographs, (text plus 36 photographs and commentary), by K.L. Corum, J.D. Edwards, and J.F. Corum, Published by Corum & Associates, Inc., 1988, [50 pages, $55].

10. The Chemical History of a Candle, by Michael Faraday, (last given in 1860), transcribed by Sir William Crookes, Edited by W.R. Fielding, E.P. Dutton & Co., 1920, pp. 52-58

11. Colorado Springs Notes, by Nikola Tesla, edited by Aleksander Marincic, Nolit, Beograd, Yugoslavia, 1978, pp.111, 330-333, 368-370, 372, 379-384, 431-433, (CSN above)

http://web.archive.org/web/20060213014013/home.dmv.com/~tbastian/ball.htm