宋麗麗

謎一樣的球形閃電一直是科幻小說(shuō)的主角，也是眾多UFO愛(ài)好者重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。然而，由于稍縱即逝、神出鬼沒(méi)，幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，球形閃電一直都只有傳說(shuō)而難見(jiàn)真容?？茖W(xué)界甚至認(rèn)為球形閃電是子虛烏有的現(xiàn)象，直到幾十年前才承認(rèn)它的存在。我們關(guān)于球形閃電的認(rèn)識(shí)也大部分局限于一些偶然的、肉眼觀測(cè)的報(bào)告。

2012年7月23日夜間，同往常一樣，西北師范大學(xué)教授袁萍和她的博士生在青海省的高原上用攝像儀監(jiān)測(cè)一場(chǎng)雷暴。突然間，伴隨著轟鳴的雷聲，天空中一道極強(qiáng)的閃電打到地上，亮光引發(fā)一個(gè)光球。立刻，他們意識(shí)到，這就是極為罕見(jiàn)的球形閃電。袁教授和她的博士生不僅目睹而且用儀器捕捉到了這一瞬間。

球形閃電通常在雷暴天氣下發(fā)生，要么是擊中地面的云對(duì)地閃電過(guò)后立即發(fā)生，要么是伴隨在閃電附近，一般10秒之內(nèi)就會(huì)消失，個(gè)別可長(zhǎng)達(dá)幾分鐘。球形閃電的顏色可以是白色、黃色、紅色、橙色、紫色或者綠色。在早期的目擊報(bào)告中，球形閃電有時(shí)會(huì)爆炸并引起致命后果。

西北師范大學(xué)師生的觀測(cè)是在一個(gè)云對(duì)地閃電多發(fā)的山區(qū)進(jìn)行的，觀測(cè)點(diǎn)海拔2530米，距離球形閃電約900米。他們隨身攜帶的數(shù)碼攝像儀記錄了球形閃電從產(chǎn)生到消失的全過(guò)程，拍下了82張球形閃電的靜態(tài)彩色圖片，并做了光譜分析。而另一個(gè)高速攝像機(jī)則拍下了2360張靜態(tài)黑白圖片，主要是球形閃電后期的圖片。這是人類第一次獲得如此詳細(xì)的球形閃電資料。這些珍貴的影像資料，為研究者分析球形閃電的光譜及構(gòu)成元素提供了極大幫助。

他們觀測(cè)到，隨著一道閃電擊中地面，產(chǎn)生了一個(gè)光球。光球最初是紫白色，80毫秒后變成了橙色，160毫秒至1100毫秒之間一直呈現(xiàn)白色，在消失階段變成了紅色。光球的演化過(guò)程分為3個(gè)階段，在開(kāi)始階段直徑會(huì)有短暫的變化，接著，直徑穩(wěn)定為約5米，持續(xù)了一段時(shí)間后消失?？偟膩?lái)說(shuō)，顏色、大小、光的強(qiáng)度在整個(gè)過(guò)程中變化并不是太大。光球從地面升起后，以每秒 8.6米的速度平行移動(dòng)了大概14米，然后消失。整個(gè)過(guò)程只持續(xù)了1.64秒，但已經(jīng)足夠研究者分析球形閃電的光譜。

這一發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在2014年1月出版的 《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》上，文章提供了球形閃電真實(shí)存在的科學(xué)證據(jù)，并分析了球形閃電的成因及演化過(guò)程。

關(guān)于球形閃電的成因，一直眾說(shuō)紛紜。2000年，詹姆斯·迪尼斯和約翰·亞伯拉罕森提出了一個(gè)理論。他們認(rèn)為，球形閃電很可能是普通閃電擊中地面后釋放出能量，從而使土壤中的二氧化硅蒸發(fā)，并被土壤里的碳元素還原成高能的硅原子造成的。這些高能原子生成硅納米顆粒，飄浮在空中形成球狀區(qū)域，被空氣氧化而發(fā)光發(fā)熱，從而形成球形閃電。

2007年，根據(jù)這個(gè)理論，派瓦等人通過(guò)在純硅中進(jìn)行電弧放電（電壓20～25伏，電流100～140安培，頻率60赫茲）制造出了屬性類似于球形閃電的光球。這些光球的直徑有1～4厘米，呈明亮的藍(lán)白色或橙白色。

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洛克等人則提出了另外一種看法。他們認(rèn)為球形閃電可以被看成毫秒頻率的脈沖電荷放電。由這個(gè)假設(shè)出發(fā)，球形閃電的形成、壽命、能量來(lái)源和運(yùn)動(dòng)就都可以解釋了?？ㄆげ楦鶕?jù)這個(gè)理論設(shè)計(jì)的模型最廣為人知。他猜測(cè)，有強(qiáng)大的射頻電磁場(chǎng)為球形閃電的生成與持續(xù)提供能量。一些科學(xué)家根據(jù)這個(gè)假設(shè)進(jìn)行了一系列微波實(shí)驗(yàn)，制造出了火球。

這些理論模型雖然很有道理，但人們依然不知道自然界的球形閃電與實(shí)驗(yàn)室里的人造閃電是否一樣。而西北師范大學(xué)師生的這次發(fā)現(xiàn)，則為土壤發(fā)生說(shuō)提供了寶貴證據(jù)。

不同元素和分子在加熱時(shí)會(huì)有不同的光譜。根據(jù)光譜設(shè)備記錄的球形閃電，可以分析球形閃電的光譜，據(jù)此計(jì)算出球形閃電中有哪些元素的光譜。根據(jù)光譜分析，他們發(fā)現(xiàn)，球形閃電的光譜中涉及硅、鐵、鈣元素，它們恰恰是土壤中的主要元素。這些元素的光譜在球形閃電從開(kāi)始到消失的全過(guò)程中一直存在。據(jù)此，他們認(rèn)為球形閃電是云對(duì)地閃電擊中土壤后產(chǎn)生的。這一發(fā)現(xiàn)恰恰呼應(yīng)了亞伯拉罕森和迪尼斯的理論。同時(shí)，袁萍教授在他們的論文中也承認(rèn)，由于人們所目睹的球形閃電多種多樣，因此，可能有其他類型的球形閃電和形成機(jī)理，他們觀測(cè)到的并不能代表所有的球形閃電。

袁萍等人的記錄，揭開(kāi)了球形閃電的神秘面紗，引起了全球媒體的廣泛關(guān)注。 他們是幸運(yùn)的，這些記錄是在例行的科學(xué)考察中偶然間得到的。這是大自然給他們的機(jī)遇，也是對(duì)他們長(zhǎng)期在青藏高原雷暴多發(fā)地區(qū)進(jìn)行科學(xué)考察的回饋。在未來(lái)，科學(xué)家可以據(jù)此對(duì)球形閃電的生成理論有更多思考，同時(shí)完善在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)自然界球形閃電的理論。endprint