来无影去无踪的诡异闪电

科普小知识2022-01-30 19:01:02

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夏天，雨水增多，雷电是常见的天气现象，但是你知道吗，有一种闪电属于地球未解之谜？那是球状闪电。它神秘莫测。它总是出现在世界的某个角落。多年来，科学家们还没有清楚地了解它的形成原理。

正是因为这个谜，科幻作家刘才写下了小说《球状闪电》的主题。在小说中，一个奇怪的雨夜，一个球状闪电闯入了一个原本温暖的三口之家。闪电般的速度，眨眼间就将少年父母化为灰烬，少年父母的阴阳，命运被瞬间改写。从那时起，这个不情愿的少年用他的一生来试图揭开让他在一个无知的时代感到孤独和无助的自然之谜。

模糊的球状闪电

五颜六色，非常罕见，它会突然爆炸，然后悄悄地消失。

“球状闪电，老百姓俗称滚动地雷。这是一种真实的物理现象，通常发生在雷暴期间。它非常明亮，直径从15厘米到40厘米不等。”科技气象专家欧波告诉《每日科学》，球状闪电通常只持续几秒钟，但也有持续1到2分钟的记录。除了常见的橙色和红色外，还有黄色、紫色、蓝色、亮白色和深绿色等各种颜色的圆环。

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室副主任陆伟韬也表示，球状闪电是自然界中非常罕见的物理现象。与生活中常见的云间闪电和云间闪电相比，球状闪电非常罕见，因此很难观察到。大多数球状闪电的记录都是目击者的陈述。球状闪电通常在雷暴天气中与云闪电一起出现，有时是静止的，但大部分是水平移动的。它会突然爆炸，然后悄悄地消失。有些会伴有难闻的气味和灼热的气味。

记者发现，根据记录，球状闪电首次被发现是在1638年，当时英格兰的圣潘克拉斯教堂正在举行仪式。突然，一个直径约2.4米的火球穿过墙壁，冲进教堂，损坏了窗户玻璃和桌椅。教堂里弥漫着浓烈的黑烟和冒烟的硫磺气味，导致四名教区居民立即死亡，约60人受伤。

在中国，2012年，兰州西北师范大学的研究人员在绘制雷暴期间的辐射图时，意外地用光谱设备捕捉到了球状闪电。他们发现一个直径约为5米的发光球体从地面慢慢出现，闪烁了2秒钟，以最高速度运行了15米后消失了。这被认为是自然界中球状闪电的第一个科学记录。

学术界对形成的原因不能达成一致。

它是由聚合物细丝、硅纳米颗粒还是小水滴组成还没有决定。

球状闪电的真正本质是罕见的，但是它来自哪里就更难说了。

“科学界尚未对球形闪电的成因有一个明确而统一的答案。其中，一方面是因为案例太少，很难找到；另一方面，这是由于人类认识和自然手段的局限性。”欧波说。在过去的几十年里，科学家们对球形闪电的原理提出了一些研究推测。

早在1955年，苏联物理学家就提出球状闪电是由雷暴产生的电磁干扰效应引起的。1998年，一位西班牙物理学家认为球状闪电的原因并不神秘。在闪电产生过程中，磁场可能抑制了发光等离子体的形成。根据这一理论，大多数球形闪电温度较低，但磁力线沿线的局部温度极高。研究人员指出，这可以很好地解释为什么球状闪电在接触物体时不会发热并且容易着火。

2000年，两名新西兰科学家提出，当普通的树枝闪电击中土壤时，土壤中的矿物质将转化为纳米纯硅和硅化合物颗粒。这些小颗粒的大小不到十分之一微米，在闪电能量的作用下会从土壤中蒸发到大气中。这个过程就像一个吸烟者从嘴里吐出一个烟圈。进入大气层的含硅粒子将首先连接成链，然后形成一个能随气流移动的球形细丝网络。球形灯丝网络中的粒子具有高活性，在特定条件下会缓慢燃烧，释放光和热，形成所谓的球形闪电。兰州西北师范大学利用光谱设备捕捉球状闪电的研究人员发现，构成球状闪电的主要元素包括铁、硅和钙，它们的成分与土壤中的成分相同。他们还认为球状闪电是由普通闪电和地面的相互撞击造成的。当闪电击中土壤或岩石时，闪电的能量立即蒸发掉土壤中的二氧化硅，然后氧气以某种方式从二氧化硅中分离出来，获得相对纯的硅蒸汽。球形硅蒸汽再次与空气中的氧气结合产生热量，并产生光亮。

2002年1月15日，英国皇家学会在其专刊《哲学杂志》上发表了一组关于球状闪电的文章。这些文章包括关于球形闪电起源的三种理论。

根据第一种理论，球状闪电由含有水合离子的小水滴组成，这些小水滴通过离子反应释放能量。在这个理论中，球状闪电是一种包含等离子体的电化学结构，由温度、压力、电磁场和重力场的微妙平衡来维持。第二种理论认为球状闪电是由聚合物纤维缠绕而成，通过表面放电释放能量。根据这一理论，灰尘中的天然颗粒，例如那些来自纤维素、烟灰或二氧化硅的颗粒，可以形成丝状结构。这些细丝聚集成一个高度带电的球体，当其表面放电时会发光发热。第三种理论认为球状闪电由金属纳米粒子链组成，其能量释放是通过金属纳米粒子的表面氧化实现的。根据这一理论，普通的闪电可以导致土壤或木材等物质释放金属蒸汽，金属蒸汽凝结成金属纳米粒子网络。

“以上三种理论都有一定的道理，特别是第三种理论，它能解释球状闪电为什么能穿过墙壁和紧闭的窗户，似乎更有说服力。”欧波说。