| 词条 | 球型闪电 |
| 释义 | § 简介 球型闪电 球状闪电俗称滚地雷，就是一个呈圆球形的闪电球。这是一个真实的物理现象，绝非科幻小说或卡通片集的能量炮。北宋著名科学家沈括(1031-1095年)在《梦溪笔谈》中，记述了一次球状闪电的实况，描述了暴雷运行的过程。球形闪电自天空进入“堂之西室”后，又从窗间檐下而出，雷鸣电闪过后，房屋安然无恙，只是墙壁窗纸被熏黑了。令人惊奇的是屋内木架子以及架内的器皿杂物（包括易燃的漆器）都未被电火烧毁，相反，镶嵌在漆器上的银饰却被电火熔化，其汁流到地上，钢质极坚硬的宝刀竟熔化成汁水。令人费解的是，用竹木、皮革制作的刀鞘却完好无损。上述奇异现象，令沈括及历代科学家们无法做出准确解释，成为历史上的一个悬案。 从1838年的文献记载开始，科学家已研究逾160年，有关的报告多达数千份，也有二千多份科学论文出版，但是我们对此现象仍未有合理的解释，可是说它可以穿越任何物体是不可信的。 球状闪电 球状闪电通常都在雷暴之下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20至50 cm。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动。有的目击者看见它像火球掉地上又弹回空中消失。有少数目击者说它会随着金属物品走，例如电话线，但多数人都说它的路径不定。绝大部份目击者都说它是横向移动的。在它短短几秒的生命中，它的光度、形状和大小都保持不变。它曾在空地、封闭的房间内、甚至飞机仓内出现！有迹象显示，它跟云层与地面之间的闪电（即常见的普通闪电）有密切关系，有目击者说它会在普通闪电后形成或消失。球状闪电有可能激烈地爆发，也可能会安静地突然消失。在颜色方面，则众说纷纭，没有一致的描述。 [1] § 形成原因 球型闪电 球形闪电又称电光火球。球形闪电并不是闪电，它与闪电几乎没有相同之处，所以把这种现象命名为“球形闪电”是不准确的，应当命名球形闪电为“电光火球”，即与电磁场有关的等离子态发光球。天然闪电又叫雷电。最常见的雷电形式是线状闪电，其形状犹如倒悬于空中的纵横枝叉，又象是地图上一条支流众多的河流。另外，雷电中 还有较少见到的串珠状闪电。电光火球的寿命一般为几秒，个别的可长达几分钟。而普通枝状闪电的寿命不到1秒。 电光火球是定域于适当的磁场位形空间和速度空间的等离子体，它从周围获得能量，等离子区的直径取决子外部场的频率，因此产生谐振。本来关于电光火球的知识在十九世纪最初的几年中已被尼古拉.特斯拉研究出来了，后来却又随着这位伟大天才的逝世而失传了。特斯拉认为，原始能量不足以维持火球，还必须有另外的能源。 特斯拉的研究表明，电光火球是可以在人工条件下形成的，而它的运动似乎可以由人的意念来控制（特斯拉能做到）。但愿人类之中能够再出现一位伟大的发明天才，把特斯拉逝世时带到另一个世界里去的关于电光火球的知识寻回来，制造出稳定的电光火球，使受控热核聚变反应得以实现，这样，人类面临的能源危机就能得到最终解决。我相信，那时候全人类都会感激他的。 实现受控热核聚变反应最关键的问题在于保持高温等离子体的相干性，将其约束在一定的磁场位形空间和速度空间内，使它具有一定的稳定性。由于电光火球被认为可以有效地约束不稳定质体，以致于在实现受控核聚变的国际竞争中具有举足轻重的地位，揭开电光火球之谜有助于找到人体自燃等现象的真实原因。而更多的科学家认为，研究球形闪电最直接的作用是有助于找到高效、清洁的新能源。所以现代有许多等离子体物理学家醉心于研究电光火球。 § 球状闪电特点 球型闪电 大小:球状闪电直径从15～30厘米不等，但也有人见过直径1～2厘米和5～10米大小的。能以固定的频率改变其直径大小，可逐渐衰弱变小，爆炸可使其体积增加并使其终结。能靠分解或重组改变大小。 形状:大部分报道为球形或卵形，还有扁长方形、立方体、圆环状、哑铃形、云雾形、圆柱形、子弹形、雪茄形、锥形、透镜形、盾形和螺旋形等。 球状闪电颜色:两种最常见的颜色是白色和橘黄色，其他较常见的是红、蓝、黄、绿和紫色，银色和黑色很少见。有些球状闪电会变色。 速度:可从静止到难以想像的高速（每小时2万多公里，但这种情况不是在雷暴中），一般速度约为每秒5米，即每小时18公里。 结构:似乎是某种等离子体或云雾状物质，有的球状闪电中心是透明的，有的是中空的，或根本没有明显的固定结构，有些球状闪电似乎处在动态变化之中。 运动性:有时是静止的。大部分为直线运动，有些是在一静止位置旋转，有些是不停地转动，有些是按明显的复杂路径来运行的。 寿命:球状闪电一般会持续几秒钟，如7～8秒钟，有些可长达1分钟以上。 行为:有些会模仿周围的物体运动，有些直冲大地。有些球状闪电似乎在“调查”其他物体。大部分被引向金属性或磁性物体，会发生强烈碰撞，有时会造成很大损伤。闪电球会跳动、分解、重组、衰减、爆炸或同时发生这些变化。 声音:极少情况会形成噼哩啪啦或嘶嘶的声音。 味道:目击者说有烧焦的或硫磺的味道。还说有时有烧焦油或氨水或臭氧的气味。 混合性状 温度：触到球状闪电的人都说它相当凉——即没有热的感觉。但它却可以煮开锅、熔电线和加热金属。 亮度：球状闪电一般都像路灯一样亮。它们有时白天即可见到，但人们通常是夜间见到它们照亮了大地。 发生：它们通常发生在雷暴之时，但极少也会发生在之前或之后。大多数的球状闪电都伴随着普通闪电——盘旋着待机而发，但有时它们也像普通闪电一样从云端直击大地。 § 历史记录 球型闪电 1773年，两名神职人员在听到一声巨大雷响后，看到壁炉里闪耀着一颗足球大小的发光球体，这颗球随即爆炸并发出一声巨响。 上世纪40年代，在法国的小城镇里，有3个士兵在一棵菩提树下躲雨时被雷击毙了，但他们仍然站着，像没事一样。雷雨之后，行人跟他们说话，却不见回应，当行人去接触他们时，3具尸体顿时倒地，化成了一堆灰烬。 1956年夏的一个正午，在苏联某个集体农庄，两个孩子在牛棚里躲雨。突然，房前的白杨树下滚落一个橙黄色的火球直向他们逼来，一个孩子踢了它一脚，轰隆一声，火球爆炸了，牛棚里的12头牛炸死了11头，孩子们被震倒在地，但没有受伤。事后，人们才知道那个火球是罕见的球状闪电。 在美国的一个小城里曾发生了一件怪事：一位主妇从市场回到家里，打开电冰箱一看，她放进去的生鸭、生肉全都变成了熟食品。后经科学家的研究才明白，是球状闪电把冰箱变成了电炉，奇怪的是冰箱没有损坏! 1981年1月的一天，苏联一架客机在黑海附近遭遇球状闪电。一个大火球闯入驾驶舱，发出爆炸声。几秒钟后又穿过密封的金属舱壁，出现在乘客的座舱里，戏剧性的表演一番后，发出不大的声音离开飞机。事后检查，机头机尾的金属壁各出现一个窟窿，内壁却完好无损。 在美国俄勒冈州，一个球状闪电来去如风，先在纱门上留下了一个篮球大的洞，然后直奔地下室，毫不留情的毁坏了一个旧轧干机；俄罗斯一位教师的经历更可怕，一个80厘米直径的球状闪电在他头上来回跳动不下20次，然后悄然消失了；此外，前苏联也有报道说，一个球状闪电飞进了一个盛水的大锅里，水立刻沸腾起来，球状闪电在锅里翻滚了10分钟才熄灭； 另有一次，一个足球大小的球状闪电沿街滚动、跳跃，接触到地面时，竟炸出了一些深半米、直径1米的坑，最后，随着一声轰响，火球钻进地下。 1999年3月16日下午，我国湖北省北部的枣阳市忽然间闪电频发，雷声惊天，当场造成9人死亡、20余人受伤的罕见灾害。据目击者称，雷击现场有一片红光，这正是球状闪电的特征。 有人怀疑，上个世纪发生在俄罗斯的通古斯大爆炸的罪魁祸首就是球状闪电。 2009年6月的一个下午，我国山东省中部的邹城市下雷雨时，据目击者欧继琦称，在第四中学一个球状闪电随着一声巨响和一片红光爆炸了。 2009年8月4日上午，位于石家庄市西兆通镇南石家庄村的村民自建一临街房屋遭雷击突然倒塌。据现场三名目击者称，9时15分左右，突然听到一声雷响，只见一直径约一米多的耀眼火球击中房屋西北角，瞬间房屋自北向南依次倒塌，将避雨的人员埋在废墟中。而那个火球正是球状闪电的特征。 § 本质 球型闪电 到底什么是不可思议的球状闪电？多少年来，科学界都认为球状闪电是子虚乌有的现象，直到最近几十年才承认它的真实性。 早在1955年，苏联物理学家便提出球状闪电是雷暴中所产生的电磁干扰效应所引起的。1991年，日本科学家报道了他们在实验中观察到微波干扰所产生的一系列类似球状闪电的现象，他们的人造等离子球也显示出球状闪电的一些特性，如它可沿与主气流相反的方向运动，并可穿越固体物质。 1998年，一位西班牙物理学家认为，所谓的神秘球状闪电其成因并不神秘，这一现象很可能是闪电产生过程中，磁场约束发光等离子体所形成。他建立了闪电磁场模型，认为关键是闪电过程中形成的水平磁场和垂直磁场磁力线圈相互交织而成的磁力线网。在某些特殊情况下 ，这一磁力线网有可能会呈现出球形，而发光等离子体会被这一网所“俘获”而形成球状闪电。这一火球效应会一直持续到等离子体开始冷却。研究人员指出，根据他们的预算，火球持续时间最多可达10至15秒。当等离子体冷却后，电子开始被原子所束缚，等离子体内部电阻变大、电流趋弱，周围的磁场也将随之瓦解，最终火球不复存在。 按照这一理论，球状闪电绝大部分较冷，但在沿磁力线方向局部温度则极高。研究人员指出，据此就可很好的解释为什么火球并不发热而触到物体后往往容易着火。 2000年，两位新西兰科学家提出了他们的新理论。当一般的枝状闪电击到土壤中，土壤中的矿物质会转换成纳米纯硅和硅化合物颗粒。这些尺寸不足十分之一微米的微型颗粒，会在闪电的能量作用下由土壤蒸发进入大气。这一过程，就像抽烟者从嘴中吐出烟圈。进入大气的含硅颗粒会首先连接成链，然后组成能随气流运动的球状细丝网。该球状细丝网中的颗粒具有很高活性，会在特定条件下缓慢燃烧，并释放出光和热而形成所谓球状闪电。 一些目击者曾报告说，他们看到的球状闪电能穿墙越窗，甚至能通过飞机的机身，这一理论对此也能解释。大多数房屋的门窗周围都有缝隙，而含硅颗粒组成的球状细丝网极具弹性，只要空气能过的地方细丝网也应能通行。也就是说，如果空气能穿过门窗，那么该细丝网也能“挤过”，并会随后重新恢复形状。 科学家以闪电样本的放电来试验土壤样本，结果确实产生了聚合的纳米粒子，这些离子的氧化速度与球状闪电一致。 § 研究进展 球型闪电 2002年1月15日英国皇家学会在其学术杂志《哲学学报》的专刊上发表了一组有关球状闪电理论的文章。这些理论分别由物理化学家、物理学家和化学工程师提出。他们提出了3个解释球状闪电缘由的新理论。其主要内容分别是： 1.球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成的，它通过离子反应来释放能量。在这个理论中，球状闪电是一个包含等离子体的电化学结构，这一结构是由温度、压力、电磁场和重力场的微妙平衡来维持的。 2.球状闪电是由聚合体细丝缠绕而成，通过表面放电来释放能量。在该理论中，灰尘中的自然微粒，像来源于纤维素、煤烟或硅土中的微粒都能形成细丝状结构，这些细丝聚合起来就变成了一个高度充电的球体，当它表面放电时，就发出了光和热。 3.球状闪电是由金属纳米粒子链构成，其能量释放是通过金属纳米粒子的表面氧化来进行的。在这个理论中，普通的闪电能引起像土壤或木材这样的物质释放金属蒸气，这种带电的金属蒸气浓缩成一个网状的金属纳米粒子球。 这些理论都有些说服力，特别是第三个理论，可以解释为什么球状闪电能够穿过墙壁和关着的窗子，似乎更有说服力。 但是，人们至今尚未在实验室中制造出真正的球状闪电，虽然已模拟出了极微型又短命的球状闪电。事实上，所有的理论在球状闪电的复杂多变性面前都显得那么单薄。一个真正的球状闪电理论应说明所有的现象，包括没有雷暴的情况和球状闪电持续很长时间及球状闪电大如房屋的情形。而要说清这一切，需要更强大的理论。 有人认为，更有说服力的解释应是接近冷聚反应领域，与等离子体现象相关的理论。更有人提出球状闪电和龙卷风一样都是等离子团的现象。还有人设想，最佳的理论可能是把电磁学、电学和等离子及纳米理论综合起来的想法。 总之，球状闪电不仅有趣，而且包含了很多秘密，一旦了解了它的本质，对我们人类的生活或许会有深远的影响。或许，我们不仅能找到人体自焚和通古斯大爆炸的元凶，更能由此找到高效、清洁的新能源。 巴西科学家在实验室制成神奇球状闪电 巴西的科学家日前在实验室里制造了一个真正的大火球——球形闪电。不仅让它发光，甚至还让它跳了几分钟。 由巴西佩尔纳巴库（Ｐｅｒｎａｍｂｕｃｏ）联合大学的安东尼奥·帕奥和格森·徘维领导的小组，将350微米厚的硅晶片放在地个电极之间，通上高达140安倍的电流，二秒钟后，他们将电极稍微拉开一些，结果产生了蒸汽硅形成的电弧。 此电弧不时弹出火光般的硅碎末，并继续扩张，突然成了一个乒乓球，一直持续了８秒。至今为止，这是在实验室里制造出的寿命最长的火球。先前有人曾使用微波制造了发光球，但在微波关掉后，它们仅持续了毫秒，便消失了。 科学家研究发现球型闪电可能是大脑幻觉至少半数可能只是过度刺激大脑导致的幻觉 2010年5月18日,据国家地理杂志网站报道，最新研究显示，在目击者报告的球型闪电中，至少半数可能只是过度刺激大脑导致的幻觉。 数百年来，不断有人声称看到过球型闪电，有的说这种闪电和高尔夫球一般大小，有的说和网球一般大小。可是，由于这种现象非常罕见而且极其短暂，对于球型闪电的形成方式和原因，科学家意见不一。球型闪电经常被认为出现在雷雨天气，由于众多连续的闪电会形成强大的磁场。因此，奥地利 因斯布鲁克大学的约瑟夫·皮尔和亚历山大·肯德尔怀疑，球型闪电是磁场刺激大脑视觉皮层或眼睛视网膜引起的一种幻觉。 在此前的实验中，一些科学家通过经颅磁刺激机让人们暴露在强烈而快速变化的磁场中。这种机器的磁场很强，足以在人脑细胞中产生电流但不会造成伤害。大脑视觉皮层的聚焦磁场会让受试者看到碟形和线形的闪电。让磁场在视觉皮层内来回移动时，受试者就会看到闪电在移动。在5月7日发表的研究报告中，皮尔和肯德尔分析说，闪电对周围的人形成的磁场可能和经颅磁刺激机形成的磁场效应一样。两人认为，事实上，人们所说的半数球型闪电是磁场引起的大脑幻觉。 新西兰坎特伯雷大学的化学家和球型闪电专家约翰·阿布拉哈姆森(未参与这项研究)指出，虽然有研究人员声称，一些球型闪电是幻觉所致，但阿布拉哈姆森表示：“我不相信人们所说的大部分球型闪电是大脑幻觉的结果。” 首先，在实验中，受试者看到的闪电颜色是“白色、灰色或不饱和色”，但是目击者看到的球型闪有橙色、绿色和蓝色等多种颜色。而且，一些目击者对球型闪电的描述非常详细，包括闪电的内部结构，甚至还有相关的气味和声音。有的球型闪电报告甚至涉及众多目击者，他们看到从不同角度看到同样的现象以及看到球型闪电沿不同方向移动。阿布拉哈姆森说：“如果是闪电引起的局部磁场刺激大脑的话，那么来自不同角度的相同的几何感知是不可能的。” 以色列特拉维夫大学的工程师埃里·耶比在实验室创造出类似球型闪电的东西，他也认为并非所有闪电都是幻觉。耶比说：“虽然幻觉可能解释一些球型闪电，但是，球型闪电在自然界和实验室里都可以出来，而且随着我们和其他人的最新实验取得的进步，我们在实验室模拟自然球型闪电和解释真正的球型闪电之谜的成绩前所未有。” [2][3] § 与人体自焚 1966年12月5日，在美国宾夕法尼亚州的波特城，一位煤气工人上午9时来到班特莱医生家查表。他以为老医生尚未起床，就径直走向地下室去查表。一进地下室发现地上有一堆灰烬。他抬头一看，看到灰烬上方的天花板有一个烧穿了的大窟窿。他大吃一惊，赶忙奔上去找那位老医生，却在卫生间看到烧穿窟窿的地板上，只剩下半条人腿，老人的身体已化为灰烬。 整个现场没有丝毫发生火灾的迹象。 有些科学家称这种现象为“人体自焚”，并给它下了个定义：所谓“人体自焚”，是指人体没有同外部火源接触，内部发生燃烧化为灰烬，而灰烬周围一切可燃物体保持原样的一种现象。 根据现有的200多案例，发生“自焚”的人男女比例大约相等；年龄从4个月到114岁都有；身体有胖有瘦，有的案例甚至发生在走路、开车、划船、跳舞的过程之中。 那么，“人体自焚”起于何因？众说纷纭，莫衷一是。在西方，有人认为是人体内有过量的脂肪引起的。这种解释显然站不住脚，因为发生自焚的人有胖有瘦。有些人认为，人体自焚是由于某种天然的“电流体”造成体内可燃物质燃烧。所谓天然“电流体”究竟何所指？还有人认为是由于体内磷质过多，发生自燃，此说没有根据。更有趣的是有人认为这是由于喝了过量的酒，酒精发生自燃的现象。此人还做了个可笑的试验：把酒精注射到一块新鲜的肉里，然而却不见发生“自焚”现象。 近年来，有人指出：“人体自焚”是自然界中的球状闪电引起的，所以不是自燃，而是他燃。持这种观点的人解释道：球状闪电像一个大火球，在空中飘飘忽忽，忽高忽低的移动，常使夜间行路的人大惊失色。球状闪电能穿过门、窗的缝隙、升堂入室、钻进人家，它有时发生爆炸，毁坏建筑物，造成人畜伤亡。它在行经的沿途，遇到任何障碍物时无坚不摧，却又不烧坏周围的可燃之物。通常，一个球状闪电爆炸时释放出的能量，约相当于10公斤TNT炸药爆炸时放出的能量。而且当球状闪电消失后，一般会留下烧焦、硫磺或臭氧的气味。 § 危害及预防 球型闪电 球状闪电是一种危害较大的闪电。球状闪电是闪电形态的一种，亦称之为球闪，民间则常称之为滚地雷。球状闪电的平均直径为25厘米，大多数在10～100厘米之间，小的只有0.5厘米，最大的直径达数米。球状闪电偶尔也有环状或中心向外延伸的蓝色光晕，发出火花或射线。颜色常见的为橙红色或红色，当它以特别明亮并使人目眩的强光出现时，也可看到黄、蓝、绿和紫色。其寿命只有1～5秒，最长的可达数分钟。 球状闪电的行走路线，一般是从高空直接下降，接近地面时突然改向作水平移动；有的突然在地面出现，弯曲前进；也有沿着地表滚动并迅速旋转的；运动速度常为每秒1～2米。它可以穿过门窗，常见的是穿过烟囱后进入建筑物，它甚至可以在导线上滑动，有时还发出“嗡嗡”响声。多数火球无声消失，有的在消失时有爆炸声，可以造成破坏，甚至使建筑物倒塌，使人和家畜死亡。遇人遇物后即发生惊人的爆炸，产生刺鼻的气味，造成伤亡、火灾等事故。 预防球状闪电的办法是，在雷雨天气，紧闭门窗，避免穿堂风。如果遇到飘浮的“火球”，轻轻的避开它，千万不要去碰它。 科学家推测，球状闪电是一种气体的漩涡产生于闪电通路的急转弯处，是一团带有高电荷的气体混合物，主要由氧、氮、氢以及少量的氧化氢组成。通常发生在枝状闪电之后，似乎枝状闪电是产生球状闪电的必要条件。球状闪电较为罕见，因而研究它十分困难，至今仍然是自然界中的一个谜。 |
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