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请问球形闪电的形成机理

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请问球形闪电的形成机理

我们知道闪电有各种形式的闪电,其中有一种是球形闪电。球形闪电虽是一个灼热的火球,但当它靠近一些易燃物体如树木、纸、干草时,并不起火灾,而在爆炸的一肯间却可 以烧掉潮湿的树木和房屋。如若落进水池,球形闪电会使水沸腾。它能轻而易举地穿过玻璃 ,又可从门缝、烟囱里钻到房屋之内。奇怪的是,球形闪电到底是何种物质?一直没人能回答这个问题。有几种假设:有人认为球 形闪电是一种带强电的气体混和物;有人则推测是化学反应堆;还有人认为是一种氮氧化合物;更有学者说它是一团高度电离的空气囊。以上诸种说法,都有待于科学研究的证实。
问:科学家如何试揭球形闪电之迷?
答:前苏联一位物理学家认为,球形闪电是被雷电“吹”成的泡。雷暴时,地球的电场强度提高1千倍。它击中水滴,甚至在水滴周围形成强场的枝状闪电使水滴膨胀起来。不过,这需要在小水滴内落入某种异质,如一粒灰尘或一粒沙子。当电流的电阻不断增强,水便分解成氢和氧。氢与氧燃烧形成了火球。如果由于某种原因,火球提前放电,即发生爆炸,当电荷逐渐消失时,火球便不知不觉地消失。如果火球周围的空气是静止的,几秒钟之后火球便会自行消失。使闪电放电容易,破坏它却不可能。人们甚至用枪射击过火球,然而火球并未爆炸。球形闪电之所以能飞驰,是因为它的密度接近空气的密度,能随着周围的空气运动。所以在遇到球形闪电时,站在原地不动最为安全。
新西兰坎特伯雷大学科学家阿伯拉翰森和戴尼斯认为,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。
若有谁知道其形成机理,就能在实验室中重现这种自然现象,并且在理论上也能很好地加以解释。这样在军事上就能得到应用,制造球形闪电幽灵空中雷。

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  • 2006-10-10 12:44:21
      球形闪电的确很奇怪。它有时爆炸,有时无声而逝,有时在地面上缓慢移动,有时跳跃行走,有时在地面上不高处悬浮……科学家多年以前就誓要破解此谜,但迄今球形闪电仍包围着一圈神秘的光环。 
    据目击者称,球形闪电的出现通常是在雷声响起之时,持续时间有时可达1分钟。
      科学家开始并不相信这些报道,通常斥之为幻觉,可声称亲眼见到过球形闪电的人越来越多,据粗略统计,近十年来,这一人数达到1万人左右。如今,科学家终于承认这一现象确实存在。英国皇家学会的1月刊《自然科学学报A》揭露了以前未公开报道过的球形闪电目击情况:在美国俄勒冈州,一个球形闪电来去如风,先在纱门上留下一个篮球大的洞,然后直奔地下室,毫不留情地毁坏了一个旧轧干机;俄罗斯一名教师的经历更可怕,一个80厘米直径的球形闪电在他头上来回跳动不下20次,然后悄然消失了;此前前苏联也曾有报道称,一个球形闪电飞进了一个盛有近7千千克水的大锅里,水立即沸腾起来,球形闪电在锅里呆了10分钟才熄灭;还有一次,一个足球大小的球形闪电,沿街滚动,在离路面不高处跳跃,接触到地面时,炸出了一些深半米、直径一米半的坑,最后轰然一声,火球钻进地下;甚至有人怀疑,上世纪初发生在俄罗斯的通古斯大爆炸的罪魁祸首就是球形闪电。
       要解释这些神秘的现象十分困难,但科学家一直在努力着。1955年,前苏联物理学家彼得·卡皮查提出理论认为,球形闪电可能是由于诸如在雷电风暴中所产生的电磁干扰效应所引起的;1991年,日本科学家在《自然》上报告称,他们在实验中观察到了由微波干扰所产生的一系列类似球形闪电的现象,他们的人造等离子体“火球”也显示了球形闪电的一些少见的性质,比如它可沿与主气流相反的方向运动,并可穿越固体物质而不受其影响。
      这一研究为卡皮查的理论提供了一些佐证;1996年,俄罗斯媒体报道说,该国物理数学副博士韦杜塔认为,球形闪电就像一个双层“马特廖什卡”木偶(即一个木偶里面套着另一个木偶),体内充满电磁辐射线,这些射线挤压等离子体构成的外壳,使等离子体彼此不碰撞,而等离子体外壳则像一面镜子,把射线反射回去。
      其中等离子体完全与外界隔绝,温度可超过热核反应的温度。这位科学家通过计算得出,一个直径60厘米的白热化的“大木偶”,内含一个自由悬浮在气体介质中的直径20厘米的球状体,可产生高达50兆瓦的热功率。 现今,占主流理论之一的是新西兰两名科学家的解释。
      2000年,这两位科学家在《自然》上撰文称,当土壤被闪电袭击后,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;另一个理论是,被闪电电离的气体与水蒸气结合成一个高温的等离子体球,外边包着冷的等离子体外壳,与上述韦杜塔的理论有点相似。
       但试图让现今的这些理论中的某一个令人信服地解释出球形闪电的所有故事还是不太可能。科学家推测,球形闪电有可能是多种不同自然作用的产物。他们按照假设的这些作用在实验室里模拟出了微型的球形闪电,但它与真实世界中的球形闪电相比,不仅在体积上相去甚远,其存在时间也短暂得近似不存在。
       球形闪电不但有趣,而且包含着许多秘密,一旦解开这个现象,对人类的生活或许有着深远的影响。“努力明白这些事件很重要,”美国马里兰州研究球形闪电现象已经几十年的物理化学家戴维·特纳说。他认为,揭开球形闪电之谜有助于找到人体自燃等现象的真实原因。
      而更多的科学家认为,研究球形闪电最直接的作用是有助于找到高效、清洁的新能源。 最近,英国皇家协会科学家在一份报告中承认,球形闪电仍是自然界一个不解之谜。 报告提出了一些新证据,科学家指出,要解释这种现象并不是一件容易的事情。球形闪电能象一个100瓦灯泡那样发光,它不具有巨大的能源,不辐射热量,但是它能熔化玻璃,穿透玻璃窗进入房间。
       目前最流行的理论认为,放电使土壤中的石英汽化时会形成球形闪电,这些石英蒸气凝结成细小的粉尘,粉尘在空中扩散时保持着电荷;当粉尘被氧化时就会形成发光的球体。新西兰坎特伯雷大学的约翰·阿布拉汉森博士指出:“我相信球形闪电之谜会被引入与极细微粒子发生化学反应的轨道。
      ” 另一种解释是,被闪电电离的空气与水结合,形成了带有水和离子覆盖层的炽热等离子体球。 但英国科学家认为,现有的理论都不能解释球形闪电之谜,球形闪电可能是一系列作用过程的结果。目前,在实验室中能够再现小型球形闪电,但它比自然界中的球形闪电小得多,存在的时间也短得多。
       美国马里兰州大学物理化学教授戴维·蒂内尔认为,球形闪电会引起物体的位移,这种位移通常需要附加力的作用。阿布拉汉森博士也认为,类似的化学作用过程还会引起人体自燃和无法解释的燃烧。科学家希望完全了解球形闪电的形成机理,如果能在实验室成功再现自然界中的球形闪电,那么高温化学反应新工艺的研制将有望实现突破。
       。

    呵***

    2006-10-10 12:44:21

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