Равновесный размер сферы с учетом потерь энергии устойчив в отличие от температуры, которая заметно меняется, причем потери на излучение пропорциональны четвертой степени температуры, а потери за счет теплопроводности прямо пропорциональны ей, в то время как прирост энергии при увеличении температуры в основном определяется линейным увеличением подвижности заряженных частиц Стабилизация в этом случае обеспечивается за счет излучения. Важнейшими процессами, определяющими радиус шара, являются поступление энергии, потери на излучение, конвективные потери и перемешивание. Подобно тому как потери на излучение стабилизируют температуру, так и размер стабилизируется за счет конвективных потерь, причем и радиус и температура определяются конкретными условиями, наиболее важным из которых является внешнее поле.

Свечение шаровых молний приписывалось электролюминесценции воздуха — его частицы, перешедшие после соударений с электронами в метастабильные состояния с большими временами существования, должны постепенно передать накопленную ими энергию частицам, быстро переизлучающим ее в видимой области спектра, например молекулам углекислого газа.

В качестве наиболее вероятных из долгоживущих ме-тастабильных молекул были названы молекулы кислорода и, времена жизни которых составляют соответственно 45 мин и 8 с. Обе молекулы сохраняют относительную устойчивость до 2000 К. Первая из них наблюдается в количестве свыше 10% в микроволновых разрядах, а вторая является источником сильного излучения при взрывах окиси углерода и кислорода под давлением в несколько атмосфер. Однако, согласно оценкам, потеря энергии в этих состояниях при соударениях с частицами воздуха при давлении 1 атм и температуре 2000 К должна была бы произойти уже через секунду или малую долю секунды для каждого соответствующего состояния, и тот же процесс заведомо исключает из рассмотрения возбужденные молекулы азота