บั้งไฟพญานาค คือ ก๊าซมีเทน-ไนโตรเจน ความบริสุทธิประมาณ 19% (งานวิจัยหมายเลข 6) เกิดจากการอาศัยอยู่ร่วมกันระหว่างแบคทีเรียที่ทนต่อออกซิเจนได้ และแบคทีเรียกลุ่มมีเทนฟอร์มเมอร์ (จากเอกสารอ้างอิง)
ซึ่งดำรงชีวิตได้ในสภาพไร้ออกซิเจนเท่านั้น ณ ความลึกของแม่น้ำโขงและแหล่งน้ำข้างเคียง 4.55 –13.40
เมตร (งานวิจัยหมายเลข 2) ตำแหน่งที่มีสารอินทรีย์พอเหมาะใต้ผิวโคลน หรือทรายท้องแม่น้ำโขง ซึ่งระดับน้ำขนาดนี้จะมีอุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 15 oc มีปริมาณออกซิเจนน้อยหรือไม่มีเลย (จากเอกสารอ้างอิง) โดยแสงแดดที่ส่องลงมาในภาวะอุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศ ณ 10 น., 13 น., 16 น., ในวันนั้นมีค่ามากกว่า 26 oc แม่น้ำโขงตำแหน่งนี้จะมีค่า PH ระหว่าง 6.4 –7.8 แสงแดดที่ส่องลงมาทำให้น้ำโขงเหนือผิวโคลนหรือทรายท้องน้ำ ณ จุดนั้นร้อนพอที่จะก่อให้เกิดการย่อยสลายอินทรีย์ (งานวิจัยหมายเลข 4,6) หลังจากใช้เวลาหมัก 3-6 ชม. จะได้ก๊าชมีเทนปริมาณมากพอที่จะก่อให้เกิดความดันก๊าชในผิวทรายอย่างน้อย 1.45 เท่า ของความดันบรรยากาศ (งานวิจัยหมายเลข 2) หล่มทรายก็จะไม่สามรถรับแรงดันได้ ก๊าซจะหลุดออกมาและพุ่งขึ้นเมื่อโผล่พ้นน้ำ ฟองก๊าซที่โตกว่า 15 ซีซี จะฟุ้งกระจายไปบางส่วน โดยเหลือแกนในของก๊าซไม่ต่ำกว่า 12 ซีซี (หัวแม่มือ) ลอยสูงขึ้น ไปกระทบกับอนุภาพออกซิเจนอะตอมที่มีประจุ ที่มีพลังงานสูง และมีความหนาแน่นมากพอในคืนวันนั้น เกิดการสันดาปอย่างรวดเร็วติดไฟได้ ดวงไฟหลากสีมากกว่า 95 % ของดวงไฟมีผู้พบเห็นจะเป็นสีแดงอำพัน (จากเอกสารอ้างอิงและหลักฐานพยานบุคคลจำนวนมาก) โดยช่วงเวลาที่เกิดเป็นเดือน มีค.,เมย.,พค.,กย.,และ ตค ซึ่งโลกโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดทำให้รังสีอัลตร้าไวโอเล็ตชนิดบี ซึ่งมีคุณสมบัติทำลายม่านโอโซนได้เพิ่มปริมาณสูงขึ้นและเจาะทะลวงม่านโอโซนมายังพื้นโลกได้มากขึ้น ดังจะเห็นได้จากการลดของปริมาณ
โอโซนในระดับผิวโลก ณ สถานีตรวจวัดโอโซนทั่วประเทศไทยในวันเกิดบั้งไฟพญานาค (งานวิจัยหมายเลข 7 ) สำหรับรังสีอัลตร้าไวโอเลตชนิด ซี จากดวงอาทิตย์ซึ่งในภาวะปกติถูกม่านโอโซนกำบังไว้เพิ่มปริมาณสูงขึ้นเช่นเดียวกันและเหลือทะลุผ่านม่านโอโซนที่ระดับความสูง 55 กม. จากผิวโลกมากระทบโมเลกุลของออกซิเจนที่หนาแน่นในวันนั้น (งานวิจัยหมายเลข 5) ณ ผิวโลกแตกตัวได้เป็นออกซิเจนอะตอมที่มีพลังงานสูงและ
อิเล็คตรอนในบางปีโลกโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ในตำแหน่งที่ทำให้ประเทศไทยได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์มากขึ้นอีก ดังนั้นนอกจาก O2 จะสูงขึ้นในช่วงแรกๆ แล้วโมเลกุลของออกซิเจนที่มีปริมาณหนาแน่นจากอิทธิพลของแรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ ( และจากการที่ UVB ทำลายม่าน O3 ได้เป็น O2+Oo) ในวันนั้น (มากกว่าหรือเท่ากับ22%)จะถูกรังสีอัลตราไวโอเลตชนิดซีดวงอาทิตย์ทำให้แตกตัวมากขึ้นจนเหลือแค่ 20%(งานวิจัยหมายเลข5) พอพลบค่ำการฟุ้งกระจายของก๊าซในแนวดิ่งจะลดจาก200 กม. เหลือ 80กม. ทำให้ความหนาแน่นของอ๊อกซิเจนอะตอมระดับผิวน้ำโขงมีมากขึ้นและอิเลคตรอนจะวิ่งเข้าจับโมเลกุล และอะตอมต่างๆทั้ง ที่เป็นกลางและมีประจุทำให้ออกซิเจนอะตอมที่เป็นกลางจะมีประจุขึ้นมาและออกซิเจนอะตอมที่มีประจุจะได้พลังงานจากรังสีคอสมิคดำรงพลังงานของออกซิเจนอะตอมเมื่อฟองก๊าซมีเทนผุดขึ้นจากน้ำตอนหัวค่ำ ก็จะสัมผัสออกซิเจนอะตอมที่มีพลังงานที่มีพลังงานสูงจำนวนมากในบรรยากาศผิวน้ำโขงติดไฟเกิดเป็นบั้งไฟพญานาคและเนื่องจากเป็นอนุภาคที่มีประจุจึงเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กโลกในแนวนอน(แถบประเทศไทย)แทนการถูกดูดให้ลอยสูงขึ้นไปจากผิวโลกด้วยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์เหมือนอนุภาคที่เป็นกลางทั้งหลายอันประกอบด้วยN2 โมเลกุล(MW28) ซึ่งเบากว่าอากาศ(MW28)จะถูกดูดลอยสูงขึ้นไปจากพื้นโลกออกซิเจนโมเลกุล(MW28) ซึ่งหนักกว่าาจะถูกดูดจากส่วนอื่นของผิวโลกมายังซีกโลกที่ดวงจันทร์ตั้งอยู่ในคืนนั้นและเนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองในแกนที่เอียงทำมุม 23.5o กับแสงอาทิตย์ทำให้ซีกโลกในเวลากลางคืนของประเทศที่ตั้งอยู่ระหว่างเส้นละติจูด 15-45o เหนือo ใต้ อยู่ห่างจากแนวแรงรวมของแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ โลก และดวงอาทิตย์ในวันเพ็ญเดือน กย.,ตค.,เมย.,พค. อยู่ไม่เกิน 25o ทำให้มีปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในหลายประเทศในช่วงเวลาดังกล่าว เช่น ละติจูด 43.5o เหนือ มลรัฐมิสซูรี่ (ห่าง20 o ไปทางเหนือในเวลากลางคืน ) ละติจูด35oเหนือ มลรัฐเท๊กซัสตอนใต้ของสหรัฐ(ห่าง11.5o ไปทางเหนือในเวลากลางคืน ละติจูด 24o เหนือ เมืองเจดด้าห์ ประเทศซาอุดิอาระเบีย ริมฝั่งทะเลแดง (ห่าง 0.5oไปทางเหนือในเวลากลางคืนและหนองคายละติจูด 17o 52 ลิปดา เหนือ (ห่าง 5o 38 ลิปดา ไปทางใต้ตอนกลางคืน)โดยปริมาณรังสีจากดวงอาทิตย์ ที่เพิ่มสูงขึ้นขณะโลกโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ จะมีอิทธิพลต่อการเกิดปรากฏการณ์นี้มากกว่าแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ ปรากฏการณ์นี้จะเกิดได้มากในทุกประเทศที่กล่าวข้างต้น ในคืนข้างขึ้น 7-9ค่ำ,ข้างแรม7-9ค่ำ หรือขึ้น 14 ค่ำ ถึงแรม 1 ค่ำ
ในเดือนดังกล่าวข้างต้น ส่วนคืนเดือนมืดจะเกิดขึ้นได้ในขณะที่ปริมาณรังสีจากดวงอาทิตย์สูงสุดในปลายเดือน มีค.,เดือน เมย.,หรือเดือนกันยายนเป็นส่วนใหญ่ อีกช่วงเวลาหนึ่งที่อาจพบบั้งไฟพญานาคได้ประปรายโดยที่%O2 ไม่สูงก็คือในช่วงเดือน มิย. ของประเทศในซีกโลกภาคเหนือ เช่น วันที่ 21 และ 28 มิย. 2539 ที่ผ่านมาหนองคายก็มีบั้งไฟพญานาคขึ้นเช่นกันทั้งๆที่เดือน มิย.(วันที่ 21 – 22 มิยง)เป็นเดือนที่ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์จะไกลที่สุด แต่เนื่องจากในเดือน มิย. ในซีกโลกเหนือเส้นศูนย์สูตรจะมีชั้นของบรรยากาศที่แสงอาทิตย์ส่องหนาเพียงแค่ 1 ใน 3 ของชั้นบรรยากาศที่บางกว่า ทำให้ม่านโอโซนถูกอุลตร้าไวโอเลตชนิด บี เจาะทะลวงมาได้มากพอที่จะให้อุลตร้าไวโอเลตชนิดซี เล็ดรอดมาถึงพื้นโลกได้และก่อให้เกิดปรากฏการณ์เหมือนในเดือน มีค.-พค.,กย.,-ตค.แต่ % O2จะไม่สูงเนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่ไกลมากแรงโน้มถ่วงจึงต่ำ สำหรับประเทศไทยมากกว่า 90% ของจำนวนลูกของบั้งไฟพญานาคในแต่ละปีจะพบขึ้นที่ จ.หนองคาย หน้าวัดไทย,และบ้านน้ำเป อ.โพนพิสัย,วัดอาฮง อ.บึงกาฬ,วัดหินหมากเป้ง และอ่างปลาบึก อ.สังคม ในคืนขึ้น 15 ค่ำและแรม 1 ค่ำ เดือน 11 และแต่ละปีจะขึ้นปีละ 3-7 วัน แต่ที่ประชาชนไปทราบกันแพร่หลายมานับร้อยๆปี คือวันขึ้น 15 ค่ำเดือน 11 ตามปฏิทินลาวซึ่งอาจตรงกับวันแรม 1 ค่ำ หรือ ขึ้น 15 ค่ำ เดือน 11 ของไทย จะเป็นวันที่ขึ้นแน่นอนและขึ้นมากที่สุดขอทุกปี ทั้งนี้เนื่องจากวันนั้นอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ที่กระทำต่อบรรยากาศผิวโลกจะสูงสุด ทำให้% O2 สูง และอุลตร้าไวโอเลตชนิดซี สูงพอ (งานวิจัยหมายเลข 5) และน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยขนาดสุดท้ายของฟองก๊าซขณะผุดขึ้นผิวน้ำร่วมกับกระแสน้ำ,กระแสลม และการที่ก๊าซมีเทน (MW16) เบากว่าอากาศ(MW29)
รวมทั้งการเปลี่ยนทิศทางของฟองก๊าซจากการแฉลบจะเป็นตัวกำหนดทิศทางความแรง,ความสูง และความเร็วของบั้งไฟพญานาค และเนื่องจากโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ดังนั้นปรากฏการณ์เปอร์เซ็นต์ออกซิเจนสูงแบบนี้ จึงกลับมาสูงอีกรอบหนึ่งในช่วงเดือน มีค.,เมย.,พค. และมักพบบั้งไฟพญานาคขึ้นได้อีกครั้งในเดือน มีค., เมย. หรือ พค. ทุกๆปี โดยห่างจากวันขึ้น 15 ค่ำ เดือน 11 ประมาณ 184 ถึง 199 วัน(งานวิจัยหมายเลข5 ) แต่ขึ้นน้อยจนไม่มีใครสังเกตเห็นเพราะฟองก๊าซมีเทนจากน้ำตื้นในเดือนเมย. แค่ 1-2 เมตร (งานวิจัยหมายเลข 2)จะเล็กไปจึงฟุ้งกระจายไปหมดไม่ติดไฟ และ น้ำที่ตื้นกว่า 5 เมตร แบคที่เรียกลุ่มมีเทนฟอร์มเมอร์จะเติบโตไม่ดีเพราะมีออกซิเจนละลายมากไป อีกทั้งก๊าซมีเทน-ไนโตรเจนที่ได้% จะสูงเกินไปจะไม่ติดไฟ (จากงานวิจัย) รวบจากเอกสารอ้างอิงทั้งหมด 73 รายการ และงานวิจัยที่ดำเนินการด้วยตนเอง จำนวน 9 รายการ
