探秘！诡异的球状闪电

2024-10-14 17:02 来源：网络点击：

探秘！诡异的球状闪电

球状闪电是当今物理学界几大悬而未决的谜题之一，这是千真万确的。那么到现在为止，有没有人拍到过它呢，它是否已被科学证实了呢？

如果你上网搜球状闪电的视频，有99%都是假的，上面的视频要么是后期电脑合成制作的，要么是把其他东西误解成球状闪电而发布来博人眼球的，因为现实中拍到的实况实在是凤毛麟角，或许有人看见过，但也来不及开始拍摄记录。

目击报告有很多，高达上万份，但应该也只有极少数是真实的。

最早球状闪电的目击报告或许可以追溯到古希腊时期亚里士多德和波西多尼的书中。我国的古籍中也有记载，其中最出名的文字记录，是出自明朝万历内阁首辅张居正在《张文忠公全集》文集第十一杂著当中：天微雨，忽有流火如球，其色绿，后有小火点随之，从雨中冉冉腾过予宅，坠于厨房水缸之中，其光如月，厨中人惊视之，遂不见。这段描写极为生动，短短五十多个字对所见事物的形态，颜色，光强，运动方式都有准确的描述。按照今天的观点，当时目击到的很可能就是一个球状闪电。

当然也有一些目击报告来自近现代的物理学家。举出两例，在1954年，瑞士联邦工学院的物理学家多姆克斯·塔尔在一场雷暴中观察到了这样的现象：风雨中一个闪电击中了地面，距闪电击中点大约5m处的一小片灌木中，突然出现了一个快速旋转的环，就像一个花环，几秒后，环的颜色变得越来越红，由橙色变为了黄色，最终呈现白色，所经之处有高压放电现象，又过了数秒，这个环演化成了一个球形。最初这个球几乎静止在原地，但马上就以1m/s的速度匀速向前移动。尽管狂风大作，暴雨倾盆，但它很稳定，移动的高度也没有变过，大约持续了10秒后，它突然无声消失了。这份目击报告发表在《第九届国际球状闪电研究会论文集》。

另一份来自英格兰肯特大学的罗杰·詹尼森。1963年3月19日，他乘坐从伦敦飞往华盛顿的航班，飞行途中遭遇雷暴。在电闪雷鸣中，詹尼森目击到了一个发光的球体从飞行员的驾驶舱中冒了出来，这个光球有篮球那么大，离他最近时，只有五十公分。目击报告以通讯论文的形式发表在了1969年11月的《自然》杂志上。

科学家们从大量目击报告统计出了球状闪电的主要特征：球状闪电跟普通闪电紧密相关，维持球体超一秒，可在空气中悬浮并水平运动，可在密闭空间内形成，也可穿过玻璃，产生刺激性气味，并发出“嘶嘶”或“嗡嗡”声，安静或暴烈消失。

尽管目击报告多如牛毛，但它神出鬼没，似乎毫无规律。摄影摄像技术诞生后，就有无数人试图拍摄球状闪电的影像，却无人成功。科学来不得半点虚假，因为缺少有理证据，以至科学界一度怀疑球状闪电的真实性。实际上世界上有唯一一份的视频资料，还是我们中国科学家拍到的。

2012年7月23日晚，在青海省大通县塔尔镇下旧庄村，一组以西北师范大学袁萍教授为首的中国科学家为世纪之谜找到了判决性证据，这也是世界上唯一一份影像记录。袁萍教授：西北师范大学物理与电子工程学院教授电子工程子院教授博士生导师研究方向是应用光谱分析和雷电物理。袁教授在我国开创了基于光谱观测的闪电放电过程物理特性研究。2014年，这项工作在《物理评论快报》发表以后，被这个期刊作为聚焦报道了，国内外对此也是有很多的关注。同年也被美国物理学会作为物理学八大（标志性）进展之一报道。

袁教授这个球状闪电发生地是山区，局地雷暴比较多，2012年那时候基本上到了七八月份，有一阵子有20多天，每天下午都能发生几次闪电。拍这些闪电主要可以研究雷电放电的一些物理特性，可应用于雷电防护，保护一些设备。“球状闪电太少了，我们真是没有想到过，就是我们在拍普通闪电的，完全是无意中拍到它的。我们是在拍闪电的光谱，的确也很幸运地拍到了它。”袁教授欣喜地讲述道。整个夏天两个月时间袁教授和研究生都是住在这个村子里，他们是用两台高速摄像机同时拍摄的，一秒可以拍3000张左右的照片。一个摄像机拍实景，另一台机器拍光谱，就是要在它前面的加一个分光装置，于是就把这个摄像机给它改成一个光谱仪，叫无瑕疵的光谱仪，就相当于前面是一个光栅，然后记录下来，就拍到它的光谱了。根据拍摄距离可以推算出这个球状闪电的发光范围的直径大约为十米，这是一个硕大无比的大火球。

利用电脑技术对拍到的影像做了高清数码放大，可以清楚的看到火球的颜色在发生变化而且火球还在移动，推算的移动速度大约为8.6m/s。它的光强呢有一个周期性的变化，从光谱上也可以反映出来。这个闪电的落地点有干草被烧焦的痕迹。在这个光谱里面也看到了有土壤的主要成分：硅。这个就相当于就证明了那次球状产电确实是在那次球状闪电是在地面上生成的，否则的话是不会有硅元素的出现的。

拍到的这次球状闪电的光谱对于整个国际上对于球场闪电的研究有一些什么样重要的价值和意义呢？主要就是两个方面，它到底是怎么产生的？从这个资料可以看出来就是在这个球状闪电之前是有一个云地闪电，而且球状闪电它正好就在那个地闪的那个底部，所以就可以证明这个球状闪电就是由那个云地闪电的引发的。另一个就是它的能量的来源是什么，什么支持它那么长时间的发光？高速摄像拍到的这个光谱里边发现就是在光强有一个周期性变化，它的光谱结构呢也是有一个振荡的周期性的变化，那么硅和空气成分，因为它们激发能量不一样所以那个谱线强度的周期性变化规律也不一样，所以这个肯定跟它的这个能量来源是有关系的。这个是之前我们从来没有观察到过的一个现象，国际上也是从来没有观测到过它的光谱的。

正是中国科学家袁萍教授的这次记录使得球状闪电的真实性得到了科学界的公认。

那么球状闪电为什么会如此的诡异？球状闪电就是刚好闪成球形，那它又是怎么形成的呢？形成原理是什么呢？那么科学家到底有没有可能在实验室中真实再现一次球状闪电呢？

按照现有的理论，自然闪电是不可能闪成一个球形的，它只能是放射状的。由此球状闪电的形成，这个问题才是真正困扰了整个物理学界一个的世纪难题。

100多年前，有一个电学怪才尼古拉·特斯拉，他说他自己在实验中模拟出了球状闪电，但是人们分析了他的实验笔记指出，他当时模拟出的火球肯定不是球状闪电。因为能量太低了，跟我们今天所说的球状闪电不是一回事。

终于，2012年有了一份靠谱的球状闪电假说，巴西的一些科学家提出的气化硅假说。沙子主要成分是二氧化硅，即有了硅元素，闪电击中地面，高温瞬间碳化植物，碳可以将沙子中的硅还原为气态元素硅，形成硅蒸汽。然后硅蒸汽和空气中的氧气发生化学反应，就会发生球形的这种闪光。他们还在实验室中复现了这种球状闪光。袁教授拍到的光谱中有硅元素，这也给这个假说提供了较有力的证据。

2013年又出来一个新的假说。美国科罗拉多州空军学院的一些科学家做了一个实验，他们把两个电极浸没在一种特殊的电解质溶液中，让它产生非常高功率的火花，结果就生成了一些白色的等离子体。白色等离子体形成了一个球状，是发光的，很像球状闪电。这个成果发表在了著名的科学期刊《物理化学》上。

我国的武教授提出了球状闪电的微波空泡理论，并解决了其推论的实证问题。武春强教授是浙江大学聚变中心和浙江大学物理系教授，博士生导师，研究方向是相对论光学和闪电物理。武教授提出假设：当球状闪电头部打击地面，在打击地面之前产生了一团高能量的电子团。当电子团的大小跟球状闪电差不多，而且它的数目也界定于一定数目时，那么这一电子团打击地面，就可以产生很强的微波辐射。当较强的微波辐射的产生后，就可以利用较精确的等离子体的粒子模拟程序模拟他跟空气等离子相互作用。可以发现，它可以演化成一个球形结构。这个结构外围是一层等离子空腔，里边是一个较稳定约束的一个微波的驻波的结构。