球狀閃電之謎已經解決了嗎?

2021-02-25 健康午後

什麼是球狀閃電？幾百年來，科學家們一直試圖弄清楚這一點，現在看來，他們似乎終於接近於解決地球上最耐人尋味的自然奧秘之一了。

在實驗室裡，一系列的圖像顯示了一種球狀閃電現象的產生。

球狀閃電是一種鮮為人知的自然現象。直到最近幾年，大多數科學家仍然對球狀閃電持懷疑態度；它似乎更多的是神話而不是現實。如今，「球狀閃電」在科學家中的知名度更高了，但你在網上看到的大多數號稱是「球狀閃電」的照片，仍然是普通閃電曝光過度的照片。事實上，我們詢問的任何專家都不能給我們指出自然界中球狀閃電的真實圖像。什麼是閃電球？從早些時候的希臘人時代開始，就有報導稱明亮的等離子體狀光小球在地面上移動，然後消失了。儘管現在已經給出了各種各樣的解釋，但科學家們仍然很難理解這一解釋。現在，基於以前的研究，對這一令人費解的謎團，有了一個潛在的新答案。

俄羅斯科學院的弗拉基米爾·託爾奇金(Vladimir Torchigin)在2019年7月出版的雜誌上發表了一篇新的同行評議論文。

顧名思義，球狀閃電通常被認為是閃電的一種形式。然而，實際情況可能並非如此；它可能不是真正的閃電。託爾奇金先前提出的一個假設認為，這些奇怪的球體只不過是被困在稀薄空氣中的光。新的論文現在擴展了這個概念，並提出了這些東西如何存在的物理參數。

託爾奇金之前曾提出，光球是由光子組成的-光子是光的基本單位-在自己製造的氣泡內反彈。他的假設是基於這樣一個前提：當任何粒子吸收和發射電磁輻射時，都有一種稱為亞伯拉罕-洛倫茲力的反衝。閃電溢出的光會導致空氣粒子在吸收和傳輸電磁輻射時發生抖動。

這些力通常很小，但可以在適當的條件下放大：產生一層薄薄的空氣，將光線折射回自身。論文摘要如下：

我們證明了許多目擊者所觀察到的球閃電的神秘和耐人尋味的行為，是在球閃電只由光和壓縮空氣組成的假設下解釋的。與肥皂泡沫不同的是，球形閃電的球形外殼由高度壓縮的空氣組成，普通白光在其中向所有可能的方向旋轉。光由於光的電致伸縮壓力而壓縮空氣。反過來，壓縮空氣的外殼是一個二維的光波導，它阻止光在自由空間中的傳播。因此，球狀閃電是一種以常規大氣形式存在於非線性光學介質中的自約束光。

薄薄的空氣層將類似於肥皂泡的薄膜。這個「泡泡」可以像透鏡一樣聚焦光線。當光線足夠強時，空氣粒子就會被推入一個外層邊界-氣泡的薄膜-在那裡光子可以一次集中幾秒鐘。

維多利亞時代的男人一看到飛來飛去的光球就從椅子上跳了起來。1901年的圖片，描繪了球狀閃電的出現。

由於光線不足或氣泡表面沒有完全閉合，其中一些「胚胎」氣泡會很快消失。那些持續時間更長的就是我們所說的球狀閃電。

那麼託爾奇金是如何得出這些結論的呢？

這一假設是以前的假設與物理模型相結合的結果，物理模型可以降低產生這種光聚焦氣泡所需的光密度和氣壓。這是完整的答案嗎？並不是。還有一些細節它還不能解釋，比如幾年前在國內的一個案例，在一次閃電後，有報導稱發生了球狀閃電。該事件是在光譜儀上捕獲的，因此科學家們能夠獲得其電磁頻譜的詳細信息。它可能無法解釋有時報導的硫磺氣味。但它可能會導致實驗證實或揭穿這一最新的關於球狀閃電是如何工作的。

球狀閃電的報導已經有幾個世紀了。這些球體通常有葡萄柚大小，在地面上緩慢移動。它們曾出現在電暴期間，因此早期的理論認為它們只是一種不同形式的閃電。它們通常在10秒後悄悄地消失，但有時能聽到砰的一聲。他們甚至被觀察到穿過關閉的窗戶！

球狀閃電球的想像圖

在另一種理論中，坎特伯雷大學(University of Canterbury)工程師約翰·阿布拉漢森(John Abrahamson)提出，球狀閃電可能是空氣衝擊波將地面蒸發的物質推上來的結果。蒸發的二氧化矽凝聚成納米粒子，並被電荷結合在一起。它發光是因為矽和空氣中的氧發生化學反應。

20世紀70年代斯坦利·辛格(Stanley Singer)描述了球形閃電的三個基本特徵：持續時間、漂浮運動和突然消失。所有這些都需要用任何提出的理論來解釋。

最早有文獻記載的關於球狀閃電的報導之一是1638年一個暴風雨的星期天。從那以後已經有成千上萬的目擊事件發生了。球狀閃電，或者至少是類似的東西，甚至已經在實驗室裡被創造出來了。在2007年發表在「物理評論快報」(Physical Review Letters)雜誌上的一項研究中，巴西伯南布哥聯邦大學(Federal University of Pernambulo)的研究人員使用電力來蒸發微小的矽晶片。這就產生了大小相當於桌球大小的藍色或橙白色的球體，它們在周圍盤旋了長達8秒鐘。

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