闪电|瘦成一道闪电?你可能没见过胖成球的( 二 )


球状闪电的这些奇异之处让它蒙上了一层神秘的面纱 , 中国著名科幻作家刘慈欣就曾经写过一本科幻小说《球状闪电》 , 在这本小说中 , 人们在将球状闪电研究透彻之后 , 甚至以球状闪电作为武器应用到战场之上 。

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《球状闪电》是一本非常优秀的科幻小说 , 2018年甚至出版了英文版面向海外发行图/bookidote.com
但是可惜的是 , 由于球状闪电现象极为罕见 , 我们未能拿到足够的观测样本 , 虽然网上流传的视频和图片很多 , 但是绝大部分真假难辨 , 也不太具有科研价值 。
一直到2012年 , 才有科学家提出一个有科学根据的球状闪电形成理论:气化硅理论 。 这个理论认为球状闪电的形成是由于闪电集中地面以后 , 极高的能量将土壤中的硅元素加热气化 , 气化的硅元素呈团状与空气中的氧气发生化学反应 , 于是释放出光和热 , 这就形成了我们所见到的球状闪电 。 科学家们甚至在实验室中模拟出了这个过程:

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气化硅理论制作出来的光球图/Youtube视频截图
但是这个理论也有很大的缺陷 , 那就是在这个理论中 , 气化硅团无法穿越玻璃 , 而且也会受到气流的影响 , 无法产生狂风中无动于衷或者是无风下蛇皮走位的种种特效 。
不过 , 到了2014年 , 中国科学家在甘肃拍摄到了世界上第一份被科学界公认的球状闪电视频 。 通过对这个球状闪电的光谱分析 , 科学家们发现其中确实有硅的光谱 , 这至少说明球状闪电确实是由于闪电击中地面后产生的 。

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中国科学家利用高速摄像机拍摄到的球状闪电及其光谱 , 左边为球状闪电 , 右边为其光谱图/J.Cen,P.Yuan,andS.Xue,Phys.Rev.Lett.(2014)
得益于这个球状闪电的光谱分析视频以及论文 , 浙大的科学家又提出一个微波空腔理论 , 这个理论认为在闪电击打地面的时候 , 会产生一团数量高达1014个的高能电子团 , 这团电子团在与土壤接触后会形成一个高能微波场 , 这些微波与空气中的等离子体发生反应以后 , 就能够形成球状闪电 。 由于微波实际上是电磁波 , 所以它自然就能够穿墙了 , 而且由于这是一个电磁场 , 质量几乎为零 , 它自然也就不会受到气流的影响 。

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球状闪电的微波空腔理论图/B站@科学有声音
这个理论当然也存在问题 , 比如这个理论中球状闪电与闪电击中地面的区域应该不远 , 否则能量将会极大衰减 , 所以在这个理论中 , 球状闪电与闪电之间的距离应该小于1km , 但是在实际观察到的球状闪电中 , 有些却与闪电距离接近10km 。
不过 , 这个理论建立了闪电和球状闪电之间的联系 , 也很好解释了球状闪电的各种奇异特性 , 是目前最广为认可的一个理论 , 而且科学家们正在对此进行实验验证 , 如果一切顺利的话 , 我们可能在几年之内就能够解开球状闪电的谜团 。