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难以捉摸的球状闪电,探索250多年却一筹莫展

关于球形闪电这种奇特的自然现象,我国古代就有过记载。北宋著名科学家沈括(1031-1095年)在《梦溪笔谈》中,记述了一次球形闪电的实况,描述了暴雷运行的过程。球形闪电自天空进入“堂之西室”后,又从窗间檐下而出,雷鸣电闪过后,房屋安然无恙,只是墙壁窗纸被熏黑了。令人惊奇的是屋内木架子以及架内的器皿杂物(包括易燃的漆器)都未被电火烧毁,相反,镶嵌在漆器上的银饰却被电火熔化,其汁流到地上,钢质极坚硬的宝刀竟熔化成汁水。

难以捉摸的球状闪电,探索250多年却一筹莫展

  令人费解的是,用竹木、皮革制作的刀鞘却完好无损。上述奇异现象,令沈括及历代科学家们无法做出准确解释,成为历史上的一个悬案。

  人们对球状闪电的探索仅有250多年的历史,目前能够找到的最早一份记录是科学家里奇曼在1953年试图重复富兰克林的风筝实验时的不幸遇难。当时,一个拳头般大的淡蓝色火球离开他实验室的避雷针,无声无息地飘浮到他的脸上,接着发生了一声爆炸——这位科学家便倒下了!在他的前额上留下了一个红斑,在他的一只鞋底上打穿了两个洞眼,这可能是有史以来第一个因为球状闪电而献出宝贵生命的科学家。几百年来,人们一直在努力追踪它们的踪迹,试图测量其物理性质。

难以捉摸的球状闪电,探索250多年却一筹莫展

  19世纪一些最优秀的物理学家都对球状闪电进行过细致的研究,包括法国。的弗朗西斯·阿拉贡、英国的迈克尔·法拉第、美国的尼古拉·特斯拉以及诺贝尔物理学奖得主、俄国著名物理学家卡皮扎。但遗憾的是,进展始终不大。人们关于球状闪电的知识仍然十分匮乏。这不难理解:因为它神出鬼没,没人能预测出它会在何时何地出现,它可不会老老实实地跑进摆满测量仪器的实验室里去。科学家们能做的只是收集来自世界各地目击者的观测报告,从中归纳出一些普遍特点——球状闪电,也叫等离子体火球,俗称滚地雷(以下简称火球),多发生在雷雨天的枝状闪电之后或地震前后,晴天里也时有出现。

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  根据大量的火球观测资料,火球的一般性质可概括如下:

●形状:火球的形状多为球形,也有椭球形、梨形、纺锤形、带形、盾形、栓形及螺旋形等。

  ●直径:火球的直径一般为几厘米到几十厘米,但也有小于1厘米和大到几米的。

  ●颜色:两种最常见的颜色是白色和橘黄色,其他较常见的颜色有红色、黄色、绿色、蓝色以及紫色等。银色和黑色很少见。

  ●速度:可从静止到难以想象的高速(每小时2万多千米,但这种情况不是在雷暴中),一般速度约为每秒5米,即每小时18千米。

  ●声音:极少情况下会产生噼哩啪啦或咝咝的声音。

  ●结构:似乎是某种等离子体或云雾状物质,有的球状闪电中心是透明的,有的是中空的,或根本没有明显的固定结构,有些球状闪电似乎处在动态的变化中。

  ●气味:目击者说有烧焦或硫磺的气味,还有说有时有氨水或臭氧的气味。

  ●亮度:球状闪电一般都像路灯一样亮。它们有时白天即可见到,但人们通常是夜间见到它们照亮了大地。

  ●温度:火球有冷热之分。有些火球当人靠近它时不觉得热,而有的火球则有高热辐射,甚至引起火灾。

  ●寿命:火球的寿命一般为几秒,个别的可长达几分钟,而普通枝状闪电的寿命不到1秒。

  ●运动轨迹:球状闪电往往沿“之”字形的路线行走,灵巧地躲避各种障碍物,有的掉在地上还能像皮球一样反弹起来。实际上,火球有飘动和转动两种运动形式。

  在天空中首先看到的是那些直接向下降落的火球,其中有些在接近地面时突然改变方向,再沿水平方向移动;在地面附近的多数火球的运动轨迹是弯曲的;有些火球在短时间内能静止不动地悬在空中,然后又突然离去。

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  ●出现地点:可以是街道、烟囱、室内,甚至飞机座舱里!如1984年,一架客机正在前苏联上空正常飞行,突然一个不速之客——球状闪电出现在机舱里,它掠过乘客的头顶,飞到机尾,突然分裂成两团半月形的闪电消失了,只在机舱壁上留下了两个大洞。

  ●引发现象:许多火球无声无息地消失,但相当一部分火球在消失时发生爆炸,甚至损坏建筑物,造成人畜伤亡。比如1849年,几位巴黎市民目睹了一个红色的球状闪电在半空中飘浮,突然间爆炸开来,向四面八方发出刺眼的光,随即在附近一堵墙上轰开了一个炮弹大小的洞。多数火球出现时伴有强烈的电磁效应。火球能使电器设备烧毁短路,甚至造成严重的停电事故。

  火球喜欢沿导体运动,能使金属熔化。火球落入水中能使大量的水沸腾。

  人们注意到:每当球状闪电消失以后,往往会出现浅褐色的烟雾并有一种相当强烈的清新味道。根据已知气体的性质可以判断,浅褐色的烟雾可能是二氧化氮,而有清新气味的可能是臭氧。

难以捉摸的球状闪电,探索250多年却一筹莫展

  1965年前苏联的大气物理学家德米特里耶夫的巧遇证实了这种判断。这年夏天,他到奥涅加河边度假。一天傍晚,下了一场暴雨,德米特里耶夫上站在帐篷旁观赏自然景色。一会儿,空中出现一个强大的闪电,1分多钟后,突然在他面前出现了一个淡红色的火球,火球在离地面大约1.5米的高度向他慢慢滚来,边滚边放出黄色、绿色和紫色的小火花,同时发出噗噗的声音。

  当火球滚到他跟前时就上升,并且在空中一动不动地停留了几秒钟,然后又向树丛滚去,转来转去,最后熄灭了。职业的本能驱使德米特里耶夫立即扑向自己的背包,从中取出烧瓶,在他手够得着的高度上,采集了球状闪电所经过之处的空气样品。然后他在实验室里对这些空气样品进行分析,结果表明样品中臭氧和二氧化氮的含量大大超过了正常值。

  虽然科学家对球状闪电进行了大胆合理的试验,但对于这些化学变化中,是什么物质引起形成的自然现象呢?依然一筹莫展,拿不出有力的结论。

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