事实如此浪漫

球状闪电是自然界中最奇怪的现象之一

由Storm Wolf / Flickr拍摄

E通常情况下,在适当的条件下,我们周围的一小块近似球形的大气层会短暂着火。由于它们最适合在深夜观赏,而且没有明显的自然解释,难怪它们会激发出丰富的神话。火球的名称包括鬼火,威尔-o'-小精灵,幽灵灯和球状闪电。据说它们在坟墓上方盘旋,在河岸边跳舞,发出地震即将到来的信号,并在飞机的过道上盘旋。即使在今天,我们对它们是如何形成和做什么的还没有非常清楚的理解。这并不意味着科学家们已经放弃了。上个月,中国科学家H-C.Wu提出了一个引人注目的新观点解释科学报告

有些火球似乎是生物体的产物。有机物的腐烂,例如在沼泽和其他湿地(甚至是波兰森林里的乱葬岗)导致甲烷和磷化氢等含磷气体的释放,这些气体在大气中遇到氧气后会自发着火,在半空中产生闪烁的光。另一方面,有些是电性的,会产生火花在地上在地震中,受到压力的岩石向地表释放电子流,在那里与空气相互作用,产生闪光。还有一些是在大气中形成的,通常是在雷雨期间,被称为“球状闪电”。

球状闪电有彩虹的大多数颜色,大小不等,从一个典型的玩具大理石到一些人坐在而不是办公椅上的超大健身球。它可以在封闭空间内形成,并沿烟囱向下和水平方向移动通过关闭的窗口. 除了发光之外,球状闪电还会发出火花,并伴有嘶嘶声或嗡嗡声以及强烈的刺激性气味。它通常只持续几秒钟,发光强度与明亮的家用灯泡相当。球状闪电的不可预测性和易变性使得我们很难发展出一个结论性的理论来解释它是如何工作的,但是关于它的奇异性的描述是无数的,并且已经发表了几个世纪。

大火球1901年雕刻的球状闪电。 维基共享

例如,在1963年春天,已故天文学家罗杰·詹尼森(Roger Jennison)在一次深夜穿越风暴的飞行中他目睹了闪电击中飞机后不久,一个篮球大小的光球出现。他说,这个球“从飞行员的座舱里出来,穿过飞机的过道,”在可以观察到的整个距离内,它保持着相同的高度和航向在另一个实例一名来自英国的妇女说,她当时正坐在家里,“毫无征兆地,一个巨大的橙色球从前窗飞进来,看起来更像一个大葡萄柚,但更橙,边缘毛茸茸的。前窗是关着的,百叶窗也关着。”它在大约肩膀的高度水平移动了大约10秒,紧接着就在我上方响起了一声雷鸣,声音非常大,我被震得从椅子上跳了起来。”

事实证明,球状闪电通过窗玻璃进入家庭及其在飞机内部发展的能力是一项具有挑战性的观测任务。关于球状闪电是如何形成的解释甚至比其物理特征更为多样。仅仅是一个理论样本就表明这个球是一团热硅粒子自然的核反应闪电引起的癫痫幻觉微型黑洞纤维素和其他天然聚合物的聚合体充满微波的等离子体气泡

一旦泡泡破裂,微波就会泄漏出来,导致球爆炸。

微波气泡是中国杭州浙江大学的科学家吴博士论文的重点。而研究人员此前曾提出,这些气泡可能是由雷雨云或火山喷发的微波辐射形成的大气微波激射器他认为,微波是由一束电子在地球被闪电击中时加速到接近光速的速度而产生的。具体来说,电子被产生的强电场加速电子通道从云的底部逐步向地面移动,就在我们所知的闪电之前。“在雷击到达地面的尖端,”吴说,“可以产生相对论性电子束,从而激发强烈的微波辐射。”

不管它们的来源是什么,大气微波通过给周围的空气充电而产生等离子体。辐射产生足够的压力,将等离子体向外推入一个气泡中,我们称之为球状闪电。被困在气泡内部的微波继续产生等离子体,从而维持气泡的短暂寿命。随着气泡内的辐射消散,球状闪电最终会消失。一旦泡泡破裂,微波就会泄漏出来,导致球爆炸。

微波和等离子体作为球状闪电的组成部分的存在可以解释它的几个特性。例如,微波可以穿过玻璃,这就是为什么窗户不会挡住球状闪电的入口。当微波接触到人的内耳时,往往会发出可听见的噪音,而它们产生的等离子体又会从大气中的氧气中产生带有辛辣气味的臭氧。

让吴教授的微波起源理论与众不同的是,它解释了球状闪电是如何在飞机内出现的。相对于原子来说,电子是微小的,在飞机外部被雷击加速后,能够穿过飞机的金属外壳。然后微波被内部的超级电子发射出来,形成球状闪电。电子-微波-等离子体路径也解释了球状闪电的大小,因为被闪电加速的电子束的长度与产生的微波气泡的典型直径20-50厘米相匹配。

和以往的科学一样,需要做更多的工作来证实吴彦祖的理论。它是基于粒子模拟的,因此需要实验来验证所提出的电子-微波-等离子体形成球状闪电的机制。这包括找到一种好方法来创造球闪电,通过闪电击中需求,然后寻找高速电子和微波。如果这个理论成立,吴说,这个理论提出了一个重要的问题,即在遭遇雷暴的人附近产生的高能电子和微波辐射会带来危险。

克里斯·德拉吉是来自加拿大的科学作家。在推特上关注他@RosinCerate

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这张主要的照片是由他提供的风暴狼通过Flickr


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