神鬼莫测的球状闪电,都有哪些解释?第三个最玄乎

2018年01月02日
大名鼎鼎的球状闪电,它是如此的神秘莫测,直到现在,它对于人类来说依然是个未解之谜。
十九世纪时期关于球状闪电的画像。照片来自Lantzy
神奇所在
普通闪电的持续时间也就几十微秒到几百微秒间,而球状闪电,最长却能持续几分钟。问题来了:这到底是一种什么样的机制?为什么它的寿命如此长?谁在给它能量?
第二个令人神奇的地方在于,它是球形,高温,就像一个等离子球,对于物理学家们来说,这就更让人费解了。到底是什么力量把一个高温体束缚于一个球内?
NASA在国际空间上做的燃烧实验,图片来自NASA
一团火只有在太空微重力环境下才可能呈现一个球形,而如果在地球大气中,这团火会迅速消散,且不可能呈球形。但球状闪电却可以!
诡异的特征
它通常在强雷电天气出现,这也是“球状闪电”之所以被称为“闪电”的原因,显然,如果它漂浮于夜晚的乱坟岗,那么它只会当成是“鬼火”,或者是另一种“鬼火”。
球状闪电的直径在1100厘米之间,当然还有少数更大的,最常见的是1020厘米之间。其亮度约等于100瓦的电灯泡,因此,即使是白天,昏暗的雷雨天气下也可见。
被人们看到的球状闪电,有不同的颜色,而红色、橙色和黄色被看到的最多。
球状闪电行动诡异,它可能静止于空中,也可能是毫无规律地漫游,水平移动时通常是每秒一两米,但它也会垂直上下移动。
它有时是静静地消失,不带走一粒尘埃,有时是爆炸,带走某个人。
它能通过烟囱进入某户人家,并在家里飘荡。而另一些目击者却说,球状闪电是通过紧闭的门或者窗进入的,如果目击者说法为真,则球状闪电会穿墙术。
1969年出版的《自然》杂志上,有这么一篇记载球状闪电的文章,作者是Jennison, R. C。文章是这样讲述的:作者坐在一架全金属客机客舱的前面(航班EA 539),客机飞行中遇到雷暴天气,突然,一道明亮的闪电从外部笼罩着客机,并听到巨大的声响,几秒钟后,一个发光的球体,直径20厘米左右,首先出现在飞行员的驾驶舱附近,之后,它飘向作者,距离他半米左右。
而关于球状闪电伤人的报道也不少。比如16381021日,英格兰的德文郡出现一场大雷雨天气,有人报告说,在那一天,有一个直径超过两米的大火球冲入一所教堂,造成4人死亡,约60人受伤。
关于球状闪电的目击者报道多达数千起,实际可能还会更多,因为很多人见到了球状闪电后只是默默地惊讶,并没有上报,比如国内的很多网友。
半个多世纪前,由于目击者们的说法过于怪异,科学界一直没有承认球状闪电,并认为那是一种怪谈,直到后来,有了更确凿的证据后,科学界才终于承认它的存在。
成因探讨
对球状闪电的探索是异常困难的,虽然世界各地的相关目击者报道数不胜数,但你真要去寻找并去研究它时,你可能一辈子都看不到一个球状闪电,作为一个科研人员,这是很悲惨的。因此,并不是研究人员们对球状闪电不感兴趣,而是把球状闪电作为研究对象需要很大的勇气。
你研究了一辈子,结果别人问你,你看到过吗?你说没有。
退一万步,即使你真的看见了,但它几十秒后就消失,如此短暂的时间里,该如何下手?有一个可能是,由于等待了40年终于见到真身,然后研究人员激动异常,这让他忘了一切,他扑了上去,与它同归于尽。
所以,对球状闪电最好的研究应该是在实验室里把它造出来,就像吹气球泡泡,一个一个地把它“吹”出来,供人们观赏并鉴定,如此,你的研究才可能被世人信服。
下面,咱们来看看一些实验室的研究:
马克斯·普朗克研究所
图片作者SfusareEquazcion
上图是马克斯·普朗克研究所在实验室造出的发光球,他们是通过在水箱中施放高电压而产生的。然而,连他们都不敢说,这就是球形闪电,而只是说,产生了类似“球形闪电”的效应。
从微波炉里面产生
图片来自以色列特拉维夫大学的Eli Jerby教授
上图是以色列的Eli JerbyVladimir Dikhtyar教授的实验,他们在微波炉中产生了等离子球,并在2006年将实验结果发表。
这是他们制造的等离子球视频截图。同样,他们也只能说这是等离子球,类似于球状闪电而已。
要说它就是球状闪电,我们是不信的,因为自然界并不是一个大功率微波炉。
蒸发硅
2007年,两名巴西科学家用电焊的方式蒸发一块硅片,从而产生了持续8秒的在地上弹跳的小火球。而这个实验,他们是穿着拖鞋做完的。
大家别被拖鞋迷惑了,实际上,这种举重若轻的境界没有多少人能可以达到。让咱们来看看动图。
估计,不少人对巴西的这两位研究人员会报以笑声,这要是球状闪电,那我们这些电焊工天天都能产生一堆,而且是一大堆。但是且慢,它们产生的这种能在地上翻滚的持续8秒小球,说不定最接近真相。
因为20126月,中国的研究人员在青海省一个雷电天气中绘制辐射地图时,拍到了一个球状闪电。20141月,研究人员将相关视频和光谱分析发表在《物理学评论快报》上。
图为球状闪电的光谱分析,由西北师范大学袁萍教授和她的博士研究生岑建勇、薛思敏提供
仔细看光谱分析,我们发现,球状闪电的光谱中,最多的是硅元素,这意味着球状闪电里面包含很多硅。
于是,这就衍生了关于球状闪电的一种解释,它就是“硅假说”。
硅假说
这个假说是这样的,土壤和岩石中含有大量的二氧化硅,这是众所周知的事实。当强闪电击中土壤或岩石时,闪电的能量瞬间蒸发里面的二氧化硅,并以某种方式将氧气从二氧化硅中分离出来,得到了较为纯净的硅蒸气,球形的硅蒸气再次与空气中的氧结合时产生热量,并放出光。
如此说来,科学界就认定“硅假说”了?哪有这么容易,仔细分析,我们就能判断,“硅假说”也不能完全解释球状闪电。因为硅假说的原理不难理解,既然不难理解,那么很多实验室都应该能利用强大的电弧蒸发硅片,并造出一个个漂浮于空中的球状闪电。但目前,除了上面穿拖鞋的那位,我们并没有看到相关报道。
而穿拖鞋的那位,并不是说他穿着拖鞋,我们就不信服他,而是他造出的发光球并没有在空中漂浮,到处漫游,只是在地上滚,这跟大街上的电焊太像了。
另外,很多目击者报道显示,球状闪电也出现于高空,比如飞机周围。这又难以解释了,因为大气中没有硅。
图为国外网友nz上传的视频,雷电天气下,一个火球从天而降。此视频来自网友,是不是球状闪电,还有待探讨。
除了“硅假说”,至少还存在15种以上的假说,这里就不一一介绍了,只说最玄乎的两种。
反物质假说
1971年,AshbyWhitehead提出,球状闪电是由从外太空进入地球大气的反物质极小微粒形成的
显然,这种论调一提出,就遭到了很多人的反对。因为这需要咱们的太阳系中有不少暗物质才行,但事实不是这样。
黑洞假说
原初黑洞是一种假想的黑洞类型,它不是由大质量恒星的引力坍缩形成,而是来源于宇宙早期大爆炸暴涨时遗留至今的黑洞,超大质量的原初黑洞是宇宙中暗物质的候选者之一。除了超大质量的原初黑洞,按照1998Mario Rabinowitz在“天体物理学和空间科学”杂志上发表的论文,他认为地球上存在的那些极其微小的原初黑洞,它们才是球状闪电的能量之源
显然,这种建立在假想之上的假想是很难让人信服的。然而,结合很多目击者那些玄乎其玄的说法,比如球状闪电能穿过一堵墙或者关着的门窗,能逆风漂游等等,我们似乎又需要一些更开脑洞的解释。
总之,球状闪电对于人类来说依然是一个谜,我们期盼着科学界有一天能彻底弄清楚它的机制,也许到哪一天,说不定我们会有什么大发现。
出品:科普中国
制作:寒木钓萌
监制:中国科学院计算机网络信息中心
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