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时间:2018-07-15
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1、新西兰科学家揭开“球形闪电”之谜 据最新出版的英国《自然》杂志报道,多年来一直困扰着科学家的球形闪电之迷,最近被新西兰坎特伯雷大学科学家阿伯拉翰森和戴尼斯揭示。他们认为,球形闪电是硅燃烧发光所致。 该理论认为,当土壤被雷电袭击后,会向大气释放含有硅的纳米微粒,来自雷电袭击的能量以化学能的形式储藏在这些纳米微粒中,当达到一定高温时,这些微粒就会氧化并释放能量。研究人员将土壤样品暴露于跟闪电过程一样的条件下,便会产生含有硅的纳米微粒,其被氧化的速率与球形闪电平均10秒钟的生命周期是一致的。 球形闪电也称电火球,被认为是一种与雷电有关的自然现象,它出现时常漂浮在离地面
2、不远的空中,接触地面后常反弹起来,被接触的物质会被烧焦,仅有1%的人声称见过球形闪电。科学家们从150年前就开始研究这种罕见的自然现象,但从未能在实验室中重现这种自然现象,并且在理论上也不能很好地加以解释。球状闪电之谜设想有一天,雷鸣电闪,而你正靠在炉边的躺椅上,悠闲的品茶阅报,忽然发现一个西瓜大小,红艳艳的火球已神不知鬼不觉的溜进了你的房间,看着它在空中游荡,你头脑中的第一个反应是什么呢?幻觉?鬼魂?或者UFO,还是当成你调皮弟弟的恶作剧?而更大的可能是你已经猜到了:这是球状闪电! 当然,上面的经历只是一个假想,有机会目睹球状闪电风采的只是少数的幸运者,虽然有时这
3、家伙会给人带来麻烦甚至灾难。有时他只是客客气气的在你衣服上烧个洞,而也有报道称球状闪电击人致死:1984年9月13日下午5时许,河北省肥乡县大寺二村贾朝元和其子贾社平正在村北地里拉玉米,一个直径约一尺左右的红火球向他们撞来,贾朝元胸口遭轰击,当即身亡。贾社平被甩出一丈远,村中另外还有正在收看的四台电视机,两台开动的发电机,一台正在广播的扩大器被击毁。 正是球状闪电这种喜怒无常、神出鬼没的脾气,加之惊人的外表,给这种罕见的自然现象蒙上了一层神秘的面纱,也给充满好奇心的人类带来了无尽的遐想。古人甚至把它描绘成骑着火团,古怪顽皮的矮精灵,或者是口吐火焰、兴风作雨的怪物,在
4、变幻莫测的自然面前,人们很长一段时间只能借想象来解释它。 然而毕竟不能满足于想象。19世纪初,科学家们便开始了对球状闪电的漫长的探索。球状闪电虽然罕见,但两个世纪来,人们还是得到了大量的直观资料,其中包括一些科学家的目击纪录。所以,时至今日,已经很少有人继续争论球状闪电是否存在的问题了。人们普遍关心的是,球状闪电是怎么产生的?它的物理实质到底是什么? 几乎所有的报道表明,球状闪电出现在雷暴天气,且尾随于一次普通闪电之后.又因为他一般呈球形,所以获得了这个美名.球状闪电的照相记录更是难得,图1的照片记录了一个球状闪电的运动轨迹;图2(略)是一个"长胡子"的球状闪电.这
5、些照片的真实性往往受到部分学者的怀疑(在暗室中并不难伪造他们).但抛开这些疑问,生动的照片确实反映了球状闪电的一些基本特征.球状闪电的直径一般为10至100厘米,颜色为红、黄、偶尔有白色、绿色等;他们在距地面不高的空气中可以停止不动,也可以运行,甚至逆风行驶;它可以生存几秒钟到几分钟,形状稳定,甚至有时碰到地面、墙壁会像皮球一样反弹回来;消失时,有时寂无声息,有时却表现为震耳欲聋的爆炸,产生很大的破坏力。另外,有些球状闪电是真正的火球,能灼伤人畜,有些却并不放出热量;有些带电,可以在接触时产生电击感,有些则不带电。球状闪电可以由烟囱、门缝进入室内;更有令人奇异的报道
6、表明,它甚至可以“穿过”绝缘的玻璃而闯入房间。所有这些特征为科学家们描绘了一幅球状闪电的草图。在此基础上,要做的事情就是给出它的内部物理机制的模型,来解释它为什么是这个样子。 从人类已掌握的自然规律出发,科学家们已提出了几十种模型,他们都能不同程度的解释球状闪电的一部分性质。然而,毕竟因为不能在实验室中对球状闪电直接研究,无法获得充分的数据,而目击报告中许多现象又似乎矛盾重重,所以,能得到普遍认可的模型至今还没出现。当然,决不能抹煞先驱者的工作,许多模型中体现出的独创思想为进一步的探索提供了宝贵的经验,且极具启发性,所以不妨为大家作一个简单的介绍。一个球状闪电的理论
7、应能从三方面进行解释:1、如何能将一团物质(可以是气体、微尘、等离子体、甚至场)稳定的约束几秒钟到几分钟;2、球状闪电的电学性质的物理机制是什么;3、产生光热的能源是什么。 针对稳定性的问题,许多模型采用了涡流的形式。最简单的涡流由混杂着微尘的空气形成,比如一个烟圈。吸烟的人多半知道,一个形状好的烟圈可以在空气中行驶相当远的距离,形状稳定,即使撞到墙壁仍可弹回来(注:烟圈可以用混沌学原理模拟并解释)。那么,如何在自然界中形成一个相当于球状闪电的“大烟圈”呢?如图3(略)所示,当一块带正电的云与地面距离足够近时,便可能产生我们所熟知的霹雳:一瞬间,云与地面之间有大
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