球狀閃電 不可思議(2)--中國數字科技館

2020-11-24 中國科學技術館

文/徐冰川



俄羅斯一位教師的經歷更可怕,一個80釐米直徑的球狀閃電在他頭上來回跳動不下20次,然後悄然消失了。前蘇聯有報導說,一個球狀閃電飛進了一個盛水的大鍋裡,水立刻沸騰起來,球狀閃電在鍋裡翻滾了10分鐘才熄滅; 另有一次,一個足球大小的球狀閃電沿街滾動、跳躍,接觸到地面時,竟炸出了一些深半米、直徑1米的坑,最後,隨著一聲轟響,火球鑽進地下。

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我國也有球形閃電的記錄。剛剛下過大雨,山東省濟南市解放軍106醫院的手術室,護士剛打開窗戶準備透透氣,窗外忽然出現一個火球,飛入屋內,打滅了屋頂的吊燈,又飛入走廊,在電閘前爆炸,造成停電,所幸無人員傷亡。但發生在我國湖北省北部棗陽市的球形閃電卻沒有那麼幸運,暴雨中忽然一片紅光閃電頻發,雷聲驚天,當場造成9人死亡。位於石家莊市西兆通鎮南石家莊村的村民自建一臨街房屋遭雷擊突然倒塌。據現場三名目擊者稱,9時15分左右,突然聽到一聲雷響,只見一直徑約一米多的耀眼火球擊中房屋西北角,瞬間房屋自北向南依次倒塌,將避雨的人員埋在廢墟中。而那個火球正是球狀閃電的特徵。更有人懷疑,上個世紀發生在俄羅斯的通古斯大爆炸的罪魁禍首就是球狀閃電?  14767

 球形閃電到底是什麼?

 

奇怪的是,球形閃電到底是何種物質?一直沒人能回答這個問題。球形閃電出現時常伴隨爆炸聲,消失後會在空氣裡留下一股刺鼻的煙味。它雖是一個灼熱的火球,但當它靠近一些易燃物體如樹木、紙、乾草時,並不引起火災,而在爆炸的瞬間卻可以燒掉潮溼的樹木和房屋。如若落進水池,球形閃電會使水沸騰。它能輕而易舉地穿過玻璃 ,又可從門縫、煙囪裡鑽到房屋內。

早在1955年,蘇聯物理學家便提出球狀閃電是雷暴中所產生的電磁幹擾效應所引起的。1991年,日本科學家報導了他們在實驗中觀察到微波幹擾所產生的一系列類似球狀閃電的現象,他們的人造等離子球也顯示出球狀閃電的一些特性,如它可沿與主氣流相反的方向運動,並可穿越固體物質。1998年,一位西班牙物理學家認為,所謂的神秘球狀閃電其成因並不神秘,這一現象很可能是閃電產生過程中,磁場約束髮光等離子體所形成。他建立了閃電磁場模型,認為關鍵是閃電過程中形成的水平磁場和垂直磁場磁力線圈相互交織而成的磁力線網。在某些特殊情況下 ,這一磁力線網有可能會呈現出球形,而發光等離子體會被這一網所「俘獲」而形成球狀閃電。這一火球效應會一直持續到等離子體開始冷卻。研究人員指出,根據他們的預算,火球持續時間最多可達10至15秒。當等離子體冷卻後,電子開始被原子所束縛,等離子體內部電阻變大、電流趨弱,周圍的磁場也將隨之瓦解,最終火球不復存在。按照這一理論,球狀閃電絕大部分較冷,但在沿磁力線方向局部溫度則極高。研究人員指出,據此就可很好地解釋,為什麼火球並不發熱,而觸到物體後往往容易著火。

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  謎底尚未揭開

 

在一個10多釐米見方的金屬空腔內,用一根尖銳的金屬小棍接觸某種基質(可以是玻璃、矽酮、礬土氧化鋁,也可以是玄武巖),它可以把一束微波聚焦在棍尖周邊直徑3毫米的範圍內,並能在1秒鐘內聚集足夠的能量使周圍的基質熔化。這時,將金屬小棍緩緩提起,會隨之帶起一滴接近霧化狀態的基質熔化物。像變魔術一樣,剎那間,火球出現。在那一刻,研究人員觀察到一條火柱從熾熱的焦點上升起,然後聚攏成一個直徑約為3釐米的橘黃色火球,看上去就像一個近乎液態的稠密的蒸汽團。

事實上這已不是人們第一次在實驗室裡製造出這樣的火球了。早在1991年,一個日本物理學家小組就已經製造出了火球,只不過他們當時的實驗條件和結果與真正的球形閃電之間存在很大差異。而這些以色列科學家們的實驗則無此弊病,因為它對目前最成功的球形閃電理論模型提供了有力的支持。要知道,關於這種現象的理論可以說數不勝數。有的說這是外星小生命,有的認為它們來自另一個時空……對於這些說法,大可不必去管它。但除此以外,還有許多五花八門的理論,而且不少還是發表在非常知名的雜誌上的:有的認為這是微小的反物質隕石與地球空氣相互作用的結果;有的認為雷擊能產生壽命很短的同位素,是它們聚合在一起形成了這種大氣現象;有的認為雷雨的電場能夠集合宇宙線中的放射性物質,並在空間的某些點上釋放能量……不過,根據這些理論,組成球形閃電的只是一些帶電的微粒,它們被雷電從地上掀起,然後在劇烈的化學反應中聚集並燃燒。的確,當雷電擊中地面時,掀起的微粒會懸浮在空氣中,形成霧團。

總之,球狀閃電不僅有趣,而且包含了很多秘密,一旦了解了它的本質,對我們人類的生活或許會有深遠的影響。或許,我們不僅能找到人體自焚和通古斯大爆炸的元兇,更能由此找到高效、清潔的新能源。


——文《科學大眾》(中學版)

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