球形闪电

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今天弄点不一样的知识

球状闪电是一种自然现象，属于闪电的一种。球状闪电俗称滚地雷，就是一个呈圆球形的闪电球。这是一个真实的物理现象，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是15～40厘米不等。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。颜色除常见的橙色和红色外，还有黄色、紫色、蓝色、亮白色，幽绿色的光环。使电球呈现多种多样的色彩。                   球状闪电的危害较大，它会随气流的起伏在近地的空中自在飘飞，或逆风而行。它可以穿过开着的门窗进入室内，常见的是穿过烟囱后进入建筑物。它甚至可以在导线上滑动，有时会悬停，有时会无声消失，有时又会碰到障碍物爆炸发出巨响而消失。

目前对于球状闪电的相关信息少、而且多有争论，能归纳的现象有如下几点，多与降雨有关：

1. 球状闪电呈球形，也有部分接近球形。

2. 球状闪电于空中漂浮，直径由十五至四十厘米不等。

3. 球状闪电的高温能把周围树木烤焦。

4. 球状闪电的闪光为红色或黄色。

5. 球状闪电存在时间短，一般为几秒，个别的可长达几分钟。

6. 曾经有球状闪电进入室内的报道。

成因

球状闪电

球状闪电通常都在雷暴之下发生。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动  

  由于球状闪电出现的频率很低，科学家难以做系统的观测。2014年1月28日，中国科学家首次拍到球状闪电，理论方面，有人认为它是灼热的空气团或气化了的元素，例如碳、钠又或是铜。虽然这个理论可以解释球状闪电的部分特性，却不能说明为什么它可以在飞机舱内形成。此外还有许多不同的说法，如等离子体、离子、带电的尘埃、有外层电子壳的水等，但没有一个理论可以完满地解释这个科学悬案。

球状闪电之所以神秘，是因为它并不常见，它行踪飘渺、色彩和外形多变，同时还有瞬间巨大的破坏力。所以，早在古希腊的时代，人们就开始留意这种奇特的自然现象了。

很多人认为球形闪电是一团密度不大的常温等离子体，由于“太阳风”和宇宙射线的轰击，包围地球的空气被电离成正、负离子和自由电子形成的离子层。当离子层部分离子和电子集聚，便可能形成球状闪电。

气象专家介绍，突发雷雨天气时，带电云层离地面很近，地面又有一些突出物体产生感应电荷，两者之间形成放电，因此形成了滚地雷。滚地雷容易对地面上的人员和物品造成电击伤害。

球状闪电至今仍是人们不能解释的奇怪自然现象。一个共同的特点是，球状闪电基本上发生在雷暴天气中。

2013年8月，科罗拉多美国空军军官学校的团队从一种专门的溶液中制造出了球形闪电。

特点

1.大小

球状闪电直径从15～30厘米不等，但也有人见过直径1～2厘米和5～10米大小的。能以固定的频率改变其直径大小，可逐渐衰弱变小，爆炸可使其体积增加并使其终结。能靠分解或重组改变大小。

2.形状

大部分报道为球形或卵形，还有扁长方形、立方体、圆环状、哑铃形、云雾形、圆柱形、子弹形、雪茄形、锥形、透镜形、盾形和螺旋形等。

3.颜色

两种最常见的颜色是白色和橘黄色，其他较常见的是红、蓝、黄、绿和紫色，银色和黑色很少见。有些球状闪电会变色。

4.速度

可从静止到难以想像的高速（每小时2万多公里，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公里。

5.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变化之中。

6.运动性

有时是静止的。大部分为直线运动，有些是在一静止位置旋转，有些是不停地转动，有些是按明显的复杂路径来运行的。

7.寿命（持续时间）

球状闪电一般会持续几秒钟，如7～8秒钟，有些可长达1分钟以上。

8.行为

有些会模仿周围的物体运动，有些直冲大地。有些球状闪电似乎在“调查”其他物体。大部分被引向金属性或磁性物体，会发生强烈碰撞，有时会造成很大损伤。闪电球会跳动、分解、重组、衰减、爆炸或同时发生这些变化。

9.声音

极少情况会形成噼哩啪啦或嘶嘶的声音。消失时会产生爆炸。

10.温度

触到球状闪电的人都说它相当凉——即没有热的感觉。但它却可以煮开锅、熔电线和加热金属。

11.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。

12.发生

它们通常发生在雷暴之时，但极少也会发生在之前或之后。大多数的球状闪电都伴随着普通闪电——盘旋着待机而发，但有时它们也像普通闪电一样从云端直击大地。

球形闪电与闪电的区别

球形闪电又称电光火球。球形闪电并不是闪电，它与闪电几乎没有相同之处，所以把这种现象命名为“球形闪电”是不准确的，应当命名球形闪电为“电光火球”，即与电磁场有关的等离子态发光球。天然闪电又叫雷电。最常见的雷电形式是线状闪电，其形状犹如倒悬于空中的纵横枝叉，又象是地图上一条支流众多的河流。另外，雷电中还有较少见到的串珠状闪电。电光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。

电光火球是定域于适当的磁场位形空间和速度空间的等离子体，它从周围获得能量，等离子区的直径取决于外部场的频率，因此产生谐振。本来关于电光火球的知识在20世纪最初的几年中已被尼古拉·特斯拉研究出来了，后来却又随着这位伟大天才的逝世而失传了。尼古拉认为，原始能量不足以维持火球，还必须有另外的能源。

利用                                                           实现受控热核聚变反应最关键的问题在于保持高温等离子体的相干性，将其约束在一定的磁场位形空间和速度空间内，使它具有一定的稳定性。由于电光火球被认为可以有效地约束不稳定质体，以致于在实现受控。

探索

早期理论

圣艾尔摩之火常被误会为球状闪电同类型事物，但实际成因不同：虽然二者都是常在大雨（尤其是雷雨）中发生的自然现象，但是圣艾尔摩之火是低温的冷光现象，不会破坏周遭事物。

在研究的早期，科学界都认为球状闪电是子虚乌有的现象，直到几十年后才承认它的真实性。

早在1955年，苏联物理学家便提出球状闪电是雷暴中所产生的电磁干扰效应所引起的。1991年，日本科学家报道了他们在实验中观察到微波干扰所产生的一系列类似球状闪电的现象，他们的人造等离子球也显示出球状闪电的一些特性，如它可沿与主气流相反的方向运动，并可穿越固体物质。

1998年，一位西班牙物理学家认为，所谓的神秘球状闪电其成因并不神秘，这一现象很可能是闪电产生过程中，磁场约束发光等离子体所形成。他建立了闪电磁场模型，认为关键是闪电过程中形成的水平磁场和垂直磁场磁力线圈相互交织而成的磁力线网。在某些特殊情况下，这一磁力线网有可能会呈现出球形，而发光等离子体会被这一网所“俘获”而形成球状闪电。这一火球效应会一直持续到等离子体开始冷却。研究人员指出，根据他们的预算，火球持续时间最多可达10至15秒。当等离子体冷却后，电子开始被原子所束缚，等离子体内部电阻变大、电流趋弱，周围的磁场也将随之瓦解，最终火球不复存在。

按照这一理论，球状闪电绝大部分较冷，但在沿磁力线方向局部温度则极高。研究人员指出，据此就可很好的解释为什么火球并不发热而触到物体后往往容易着火。

新理论

2000年，两位新西兰科学家提出了他们的新理论。当一般的枝状闪电击到土壤中，土壤中的矿物质会转换成纳米纯硅和硅化合物颗粒。这些尺寸不足十分之一微米的微型颗粒，会在闪电的能量作用下由土壤蒸发进入大气。这一过程，就像抽烟者从嘴中吐出烟圈。进入大气的含硅颗粒会首先连接成链，然后组成能随气流运动的球状细丝网。该球状细丝网中的颗粒具有很高活性，会在特定条件下缓慢燃烧，并释放出光和热而形成所谓球状闪电。

弦理论对球状闪电的解释

根据弦理论，球状闪电是弦间隙微震阶段，能量集中在一点时的产物。就这一理论来说，球状闪电的产生，与地球当前的地质环境无关。

根据弦理论，这是因为球状闪电在作无规则运动时，弦的能量（不是球状闪电的能量）由于压差而在某一物体（该物体可以是冰箱也可以是生鸭、生肉）上散发的结果，前提是该物体正好处于压差地带。由于该物体结构联系的连续性而使得整个该物体成为弦能量散发的集中点。

2002年1月15日英国皇家学会在其学术杂志《哲学学报》的专刊上发表了一组有关球状闪电理论的文章。这些理论分别由物理化学家、物理学家和化学工程师提出。他们提出了3个解释球状闪电缘由的新理论。其主要内容分别是：

1．球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成的，它通过离子反应来释放能量。在这个理论中，球状闪电是一个包含等离子体的电化学结构，这一结构是由温度、压力、电磁场和重力场的微妙平衡来维持的。

2．球状闪电是由聚合体细丝缠绕而成，通过表面放电来释放能量。在该理论中，灰尘中的自然微粒，像来源于纤维素、煤烟或硅土中的微粒都能形成细丝状结构，这些细丝聚合起来就变成了一个高度充电的球体，当它表面放电时，就发出了光和热。

3．球状闪电是由金属纳米粒子链构成，其能量释放是通过金属纳米粒子的表面氧化来进行的。在这个理论中，普通的闪电能引起像土壤或木材这样的物质释放金属蒸气，这种带电的金属蒸气浓缩成一个网状的金属纳米粒子球。

这些理论都是具有说服力的，尤其是第三个，便可以解释球状闪电能过穿过墙壁和关着的窗户。