大名鼎鼎的球狀閃電,它是如此的神秘莫測(cè),直到現(xiàn)在,它對(duì)于人類來(lái)說(shuō)依然是個(gè)未解之謎。
十九世紀(jì)時(shí)期關(guān)于球狀閃電的畫(huà)像。照片來(lái)自Lantzy。
神奇所在
普通閃電的持續(xù)時(shí)間也就幾十微秒到幾百微秒間,而球狀閃電,最長(zhǎng)卻能持續(xù)幾分鐘。問(wèn)題來(lái)了:這到底是一種什么樣的機(jī)制?為什么它的壽命如此長(zhǎng)?誰(shuí)在給它能量?
第二個(gè)令人神奇的地方在于,它是球形,高溫,就像一個(gè)等離子球,對(duì)于物理學(xué)家們來(lái)說(shuō),這就更讓人費(fèi)解了。到底是什么力量把一個(gè)高溫體束縛于一個(gè)球內(nèi)?
NASA在國(guó)際空間上做的燃燒實(shí)驗(yàn),圖片來(lái)自NASA。
一團(tuán)火只有在太空微重力環(huán)境下才可能呈現(xiàn)一個(gè)球形,而如果在地球大氣中,這團(tuán)火會(huì)迅速消散,且不可能呈球形。但球狀閃電卻可以!
詭異的特征
它通常在強(qiáng)雷電天氣出現(xiàn),這也是“球狀閃電”之所以被稱為“閃電”的原因,顯然,如果它漂浮于夜晚的亂墳崗,那么它只會(huì)當(dāng)成是“鬼火”,或者是另一種“鬼火”。
球狀閃電的直徑在1至100厘米之間,當(dāng)然還有少數(shù)更大的,最常見(jiàn)的是10至20厘米之間。其亮度約等于100瓦的電燈泡,因此,即使是白天,昏暗的雷雨天氣下也可見(jiàn)。
被人們看到的球狀閃電,有不同的顏色,而紅色、橙色和黃色被看到的最多。
球狀閃電行動(dòng)詭異,它可能靜止于空中,也可能是毫無(wú)規(guī)律地漫游,水平移動(dòng)時(shí)通常是每秒一兩米,但它也會(huì)垂直上下移動(dòng)。
它有時(shí)是靜靜地消失,不帶走一粒塵埃,有時(shí)是爆炸,帶走某個(gè)人。
它能通過(guò)煙囪進(jìn)入某戶人家,并在家里飄蕩。而另一些目擊者卻說(shuō),球狀閃電是通過(guò)緊閉的門(mén)或者窗進(jìn)入的,如果目擊者說(shuō)法為真,則球狀閃電會(huì)穿墻術(shù)。
1969年出版的《自然》雜志上,有這么一篇記載球狀閃電的文章,作者是Jennison, R. C。文章是這樣講述的:作者坐在一架全金屬客機(jī)客艙的前面(航班EA 539),客機(jī)飛行中遇到雷暴天氣,突然,一道明亮的閃電從外部籠罩著客機(jī),并聽(tīng)到巨大的聲響,幾秒鐘后,一個(gè)發(fā)光的球體,直徑20厘米左右,首先出現(xiàn)在飛行員的駕駛艙附近,之后,它飄向作者,距離他半米左右。
而關(guān)于球狀閃電傷人的報(bào)道也不少。比如1638年10月21日,英格蘭的德文郡出現(xiàn)一場(chǎng)大雷雨天氣,有人報(bào)告說(shuō),在那一天,有一個(gè)直徑超過(guò)兩米的大火球沖入一所教堂,造成4人死亡,約60人受傷。
關(guān)于球狀閃電的目擊者報(bào)道多達(dá)數(shù)千起,實(shí)際可能還會(huì)更多,因?yàn)楹芏嗳艘?jiàn)到了球狀閃電后只是默默地驚訝,并沒(méi)有上報(bào),比如國(guó)內(nèi)的很多網(wǎng)友。
半個(gè)多世紀(jì)前,由于目擊者們的說(shuō)法過(guò)于怪異,科學(xué)界一直沒(méi)有承認(rèn)球狀閃電,并認(rèn)為那是一種怪談,直到后來(lái),有了更確鑿的證據(jù)后,科學(xué)界才終于承認(rèn)它的存在。
成因探討
對(duì)球狀閃電的探索是異常困難的,雖然世界各地的相關(guān)目擊者報(bào)道數(shù)不勝數(shù),但你真要去尋找并去研究它時(shí),你可能一輩子都看不到一個(gè)球狀閃電,作為一個(gè)科研人員,這是很悲慘的。因此,并不是研究人員們對(duì)球狀閃電不感興趣,而是把球狀閃電作為研究對(duì)象需要很大的勇氣。
你研究了一輩子,結(jié)果別人問(wèn)你,你看到過(guò)嗎?你說(shuō)沒(méi)有。
退一萬(wàn)步,即使你真的看見(jiàn)了,但它幾十秒后就消失,如此短暫的時(shí)間里,該如何下手?有一個(gè)可能是,由于等待了40年終于見(jiàn)到真身,然后研究人員激動(dòng)異常,這讓他忘了一切,他撲了上去,與它同歸于盡。
所以,對(duì)球狀閃電最好的研究應(yīng)該是在實(shí)驗(yàn)室里把它造出來(lái),就像吹氣球泡泡,一個(gè)一個(gè)地把它“吹”出來(lái),供人們觀賞并鑒定,如此,你的研究才可能被世人信服。
下面,咱們來(lái)看看一些實(shí)驗(yàn)室的研究:
馬克斯 普朗克研究所
圖片作者Sfusare和Equazcion。
上圖是馬克斯 普朗克研究所在實(shí)驗(yàn)室造出的發(fā)光球,他們是通過(guò)在水箱中施放高電壓而產(chǎn)生的。然而,連他們都不敢說(shuō),這就是球形閃電,而只是說(shuō),產(chǎn)生了類似“球形閃電”的效應(yīng)。
從微波爐里面產(chǎn)生
圖片來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)的Eli Jerby教授。
上圖是以色列的Eli Jerby和Vladimir Dikhtyar教授的實(shí)驗(yàn),他們?cè)谖⒉t中產(chǎn)生了等離子球,并在2006年將實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表。
這是他們制造的等離子球視頻截圖。同樣,他們也只能說(shuō)這是等離子球,類似于球狀閃電而已。要說(shuō)它就是球狀閃電,我們是不信的,因?yàn)樽匀唤绮⒉皇且粋€(gè)大功率微波爐。
蒸發(fā)硅
2007年,兩名巴西科學(xué)家用電焊的方式蒸發(fā)一塊硅片,從而產(chǎn)生了持續(xù)8秒的在地上彈跳的小火球。而這個(gè)實(shí)驗(yàn),他們是穿著拖鞋做完的。
大家別被拖鞋迷惑了,實(shí)際上,這種舉重若輕的境界沒(méi)有多少人能可以達(dá)到。讓咱們來(lái)看看動(dòng)圖。
估計(jì),不少人對(duì)巴西的這兩位研究人員會(huì)報(bào)以笑聲,這要是球狀閃電,那我們這些電焊工天天都能產(chǎn)生一堆,而且是一大堆。但是且慢,它們產(chǎn)生的這種能在地上翻滾的持續(xù)8秒小球,說(shuō)不定最接近真相。
因?yàn)?span lang="EN-US">2012年6月,中國(guó)的研究人員在青海省一個(gè)雷電天氣中繪制輻射地圖時(shí),拍到了一個(gè)球狀閃電。2014年1月,研究人員將相關(guān)視頻和光譜分析發(fā)表在《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》上。
圖為球狀閃電的光譜分析,由西北師范大學(xué)袁萍教授和她的博士研究生岑建勇、薛思敏提供。
仔細(xì)看光譜分析,我們發(fā)現(xiàn),球狀閃電的光譜中,最多的是硅元素,這意味著球狀閃電里面包含很多硅。
于是,這就衍生了關(guān)于球狀閃電的一種解釋,它就是“硅假說(shuō)”。
硅假說(shuō)
這個(gè)假說(shuō)是這樣的,土壤和巖石中含有大量的二氧化硅,這是眾所周知的事實(shí)。當(dāng)強(qiáng)閃電擊中土壤或巖石時(shí),閃電的能量瞬間蒸發(fā)里面的二氧化硅,并以某種方式將氧氣從二氧化硅中分離出來(lái),得到了較為純凈的硅蒸氣,球形的硅蒸氣再次與空氣中的氧結(jié)合時(shí)產(chǎn)生熱量,并放出光。
如此說(shuō)來(lái),科學(xué)界就認(rèn)定“硅假說(shuō)”了?哪有這么容易,仔細(xì)分析,我們就能判斷,“硅假說(shuō)”也不能完全解釋球狀閃電。因?yàn)楣杓僬f(shuō)的原理不難理解,既然不難理解,那么很多實(shí)驗(yàn)室都應(yīng)該能利用強(qiáng)大的電弧蒸發(fā)硅片,并造出一個(gè)個(gè)漂浮于空中的球狀閃電。但目前,除了上面穿拖鞋的那位,我們并沒(méi)有看到相關(guān)報(bào)道。
而穿拖鞋的那位,并不是說(shuō)他穿著拖鞋,我們就不信服他,而是他造出的發(fā)光球并沒(méi)有在空中漂浮,到處漫游,只是在地上滾,這跟大街上的電焊太像了。
另外,很多目擊者報(bào)道顯示,球狀閃電也出現(xiàn)于高空,比如飛機(jī)周?chē)?。這又難以解釋了,因?yàn)榇髿庵袥](méi)有硅。
圖為國(guó)外網(wǎng)友nz上傳的視頻,雷電天氣下,一個(gè)火球從天而降。此視頻來(lái)自網(wǎng)友,是不是球狀閃電,還有待探討。
除了“硅假說(shuō)”,至少還存在15種以上的假說(shuō),這里就不一一介紹了,只說(shuō)最玄乎的兩種。
反物質(zhì)假說(shuō)
1971年,Ashby和Whitehead提出,球狀閃電是由從外太空進(jìn)入地球大氣的反物質(zhì)極小微粒形成的。
顯然,這種論調(diào)一提出,就遭到了很多人的反對(duì)。因?yàn)檫@需要咱們的太陽(yáng)系中有不少暗物質(zhì)才行,但事實(shí)不是這樣。
黑洞假說(shuō)
原初黑洞是一種假想的黑洞類型,它不是由大質(zhì)量恒星的引力坍縮形成,而是來(lái)源于宇宙早期大爆炸暴漲時(shí)遺留至今的黑洞,超大質(zhì)量的原初黑洞是宇宙中暗物質(zhì)的候選者之一。除了超大質(zhì)量的原初黑洞,按照1998年Mario Rabinowitz在“天體物理學(xué)和空間科學(xué)”雜志上發(fā)表的論文,他認(rèn)為地球上存在的那些極其微小的原初黑洞,它們才是球狀閃電的能量之源。
顯然,這種建立在假想之上的假想是很難讓人信服的。然而,結(jié)合很多目擊者那些玄乎其玄的說(shuō)法,比如球狀閃電能穿過(guò)一堵墻或者關(guān)著的門(mén)窗,能逆風(fēng)漂游等等,我們似乎又需要一些更開(kāi)腦洞的解釋。
總之,球狀閃電對(duì)于人類來(lái)說(shuō)依然是一個(gè)謎,我們期盼著科學(xué)界有一天能徹底弄清楚它的機(jī)制,也許到哪一天,說(shuō)不定我們會(huì)有什么大發(fā)現(xiàn)。