游荡的灾难之光——球状闪电

游荡的灾难之光——球状闪电 游荡的灾难之光——球状闪电 知识窗 球状闪电之所以神秘,实在是因为它并不常 见,它飘渺的行踪,多变的色彩和外形以及它刹 ,早在古 时间巨大的破坏力都让人类着迷.所以 希腊的年代,人们就开始留意这种奇特的自然现 象了 目击记曩千奇百怪 12头牛炸死了l1头,孩子们被震倒在 地,但没有受伤.事后,人们才知道那个 火球是罕见的球状闪电. 在美国的一个小城里曾发生了一 件怪事:一位主妇从市场回到家里,打 开电冰箱一看,她放进去的生鸭,生肉 全都变成了熟食品.后经科学家的研 究才明白,是球状闪电把冰箱变成了 电炉,奇怪的是冰箱没有损坏1 1981年1月的一天,苏联一架客机 在黑海附近遭遇球状闪电.一个大火球 闯入驾驶舱,发出爆炸声.几秒钟后又 穿过密封的金属舱壁,出现在乘客的座舱里,戏 剧性的表演一番后,发出不大的声音离开飞机. 事后检查,机头机尾的金属壁各出现一个窟窿, 内壁却完好无损. 在美国俄勒冈州,一个球状闪电来去如风, 先在纱门上留下了一个篮球大的洞,然后直奔地 下室,毫不留情的毁坏了一个旧轧干机;俄罗斯 上世纪4o年代,在法国的小城镇里,有3个一位教师的经历更可怕,一个80厘米直径的球 士兵在一棵菩提树下躲雨时被雷击毙了,但他们状闪电在他头上来回跳动不下20次,然后悄然 仍然站着,像没事一样.雷雨之后,行人跟他们说消失了;此外,前苏联也有报道说,一个球状闪电 话,却不见回应,当行人去接触他们时,3具尸体飞进了一个盛水的大锅里,水立刻沸腾起来,球 顿时倒地,化成了一堆灰烬.状闪电在锅里翻滚了1O分钟才熄灭;另有一次, 1956年夏的一个正午,在苏联某个集体农一个足球大小的球状闪电沿街滚动,跳跃,接触 庄,两个孩子在牛棚里躲雨,突然,房前的白杨树到地面时,竞炸出了一些深半米,直径1米的坑, 下滚落一个橙黄色的火球直向他们逼来,一个孩最后,随着一声轰响, 火球钻进地下. 子踢了它一脚,轰隆一声,火球爆炸了,牛棚里的1999年3月16日下 午,我国湖北省北部的 ?E(?E(?E(?E(?E(?E(?E(?E(1E(?E(?E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E( 1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(1E(„ E(1E(1E(1E( 联盟号珍贵的燃料来恢复.一圈又一圈,我们费 力地重复着这个充电过程,直到空间站获得了足 够的能源来转动一个回转仪接着是第二个,直 到更多. 两天以后,所有的回转仪都再次运作,我们 重新启动计算机,并暗暗祈祷.船上没有多余的 计算机零件,所以我们希望无论是什么使得计算 机首先出现故障,都不要是个永久性的缺陷,而 是一个暂时性问题,也许是由辐射造成的.计算 机开始工作了,尽管我们知道潜在的问题并没有 解决,我们松了一口气. 根据计算机的工作史,我们估计它很可能会 再次出现故障.但我们不能精确地估计是什么时 候.这引起了美国宇航局的高度重视,因为如果 这一事件发生在航天飞机对接时,航天飞机与翻 滚着的”和平”号相撞,结果将是一场灾难.俄罗 斯人以欺骗来安慰美国宇航局,计算机不会再发 生故障(尽管又发生了,有一次在航天飞机起飞 的前几天,几乎使飞机起飞延迟).美国宇航局的 管理者们,相信了俄罗斯人的话,认为可以冒对 接的险. 计算机又一次在线工作,回转仪再次旋转, 我们可以重新将空间站准确定位.一旦电池充 足,我们有计划地将环控与生保系统重新恢复工 作.一些设备开始工作.另一些设备,象顽固老化 的割草机一样劈啪作响,阻塞的,喘息的,拒绝重 新启动.随着工作表内容的增加,我们努力弥补 两天未完成的工作.(未完待续) 科技文萃?2O02年第8期161 知识窗 枣阳市忽然间闪电频发,雷声惊天,当场造成9 人死亡,20余人受伤的罕见灾害.据目击者称, 雷击现场有一片红光,这正是球状闪电的特征. 有人怀疑,上个世纪发生在俄罗斯的通古斯 大爆炸的罪魁祸首就是球状闪电. 球状闪电的一般性质 球状闪电至今仍是人们不能解释的奇怪自 然现象.许多目击者认为,球状闪电的运动就像 是有智慧的,好像它知道要去哪里,如果它进到 一 个房间,它通常是穿过门口或窗户再到走廊. 当然,这只是人们的想像. 根据众多的目击材料,我们大概可以勾勒出 球状闪电的基本轮廓.这种发光的球体大小在高 尔夫球和足球之间,颜色有白,绿,黄,橙之分,其 亮度可与10o瓦灯泡相当.球状闪电持续时间一 般在510秒左右,它会随气流的起伏在近地的 空中自在飘飞,有时逆风而行,可穿门窗,进室 内,甚至穿过炉子烟筒.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.球状闪电运行速度缓慢,有时与人跑速度差 不多,极少情况下它会发出轻微的唿哨声,嘁嘁 声或咝咝声.一个共同的特点是,球状闪电几乎 总是发生在雷暴天. 下面是球状闪电的特点: 大小球状闪电直径从1530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. 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. 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,黄和绿色,银色和黑色很 少见.有些球状闪电会变色. 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. 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 162o科技文萃?2002年第8期. 在动态变化之中. 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. 寿命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. 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的或磁性物体,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. 声音极少情况会形成噼哩啪啦或嘶嘶的 声音. 味道目击者说有烧焦的或硫磺的味道.还 说有时有烧焦油或氨水或臭氧的气味. 混合性状 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. 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,但人们通常是夜间见到它们 照亮了大地. 发生:它们通常发生在雷暴之时,但极少也 会发生在之前之后.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. 人体自焚的厦因 1966年12月5Et,在美国宾夕法尼亚州的 波特城,一位煤气工人上午9时来到班特莱医生 家查表.他以为老医生尚未起床,就径直走向地 下室去查表.一进地下室发现地上有一堆灰烬. 他抬头一看,看到灰烬上方的天花板有一个烧穿 了的大窟窿.他大吃一惊,赶忙奔上去找那位老 医生,却在卫生间看到烧穿窟窿的地板上,只剩 下半条人腿,老人的身体已化为灰烬.整个现场 没有丝毫发生火灾的迹象. 有些科学家称这种现象为”人体自焚”,并给 它下了个定义:所谓”人体自焚”,是指人体没有 同外部火源接触,内部发生燃烧化为灰烬,而灰 烬周围一切可燃物体保持原样的一种现象. 根据现有的200多案例,发生”自焚”的人男 女比例大约相等;年龄从4个月到114岁都有; 知识窗 身体有胖有瘦,有的案例甚至发生在走路,开车, 划船,跳舞的过程之中. 那么,”人体自焚”起于何因?众说纷纭,莫衷 一 是.在西方,有人认为是人体内有过量的脂肪 引起的.这种解释显然站不住脚,因为发生自焚 的人有胖有瘦.有些人认为,人体自焚是由于某 种天然的”电流体”造成体内可燃物质燃烧.所谓 天然”电流体”究竟何所指?说不通.还有人认为 是由于体内磷质过多,发生自燃,此说没有根 据.更有趣的是有人认为这是由于喝了过量的 酒,酒精发生自燃的现象.此人还做了个可笑的 试验:把酒精注射到一块新鲜的肉里,然而却不 见发生”自焚”现象. 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 1O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 探素球状闪毫的本曩 到底什么是不可思议的球状闪电?多少年 来,科学界都认为球状闪电是子虚乌有的现象, 直到最近几十年才承认它的真实性. 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 提出 闪电 转换 些尺 在闪 这一 入大 然后 细丝 具有 缓慢 成所 们看 到的球状闪电能穿墙越窗,甚至能通过飞机的机 身,这一理论对此也能解释.大多数房屋的门窗 周围都有缝隙,而含硅颗粒组成的球状细丝网极 具弹性,只要空气能过的地方细丝网也应能通 行.也就是说,如果空气能穿过门窗,那么该细丝 网也能”挤过”,并会随后重新恢复形状. 科学家以闪电样本的放电来试验土壤样本, 结果确实产生了聚合的纳米粒子,这些离子的氧 化速度与球状闪电一致. 研究又有新进最 2002年1月15日英国皇家学会在其学术杂 志《哲学》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 科技文萃?2OO2年第8期o163 中燃个动穿时造的物坏常放放留 (知识窗 【电闪何足惧雷石不惊人】避雷针和消雷器的发明 陈福民 从费城引雷实验说起 故事发生在l752年7月. 一 个闷热的傍晚,北美费城郊 外,乌云像一顶大黑帽似的向大 地铺盖而来,云层中不时闪烁着 “银蛇”般 的电光, 传来阵阵 沉闷的雷 声.就在 这大雷雨 将要来临 的时候, 一 个中年人带着他的儿子向旷 野奔去.只见父亲手里拿着一 只丝绸做的风筝,儿子手攥一卷 放风筝的麻线,抬头望着乌云密 布的天空,选择迎风的方向奔跑 着,放起风筝来. 这父子俩是谁,为什么要 在这雷雨天放风筝呢?原来为 父的叫本杰明?富兰克林,他 原在印刷厂当徒工,因从小爱 学习,爱科学,进入4o岁的时 候,受莱顿瓶发明的影响,开始 做电学的研究实验.通过多年 的实验,他发现天空中的闪电 和莱顿瓶里的放电是一回事. 为了证实这一想法,他请20岁 的儿子威廉来帮助放风筝,冒 险进行向天空取”天电”的科学 实验.富兰克林特制了一个风 筝,它顶部安插一根削尖的金 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. 这些理论都有些说服力,特别是第三个理 论,可以解释为什么球状闪电能够穿过墙壁和关 着的窗子,似乎更有说服力. 但是,人们至今尚未在实验室中制造出真正 的球状闪电,虽然已模拟出了极微型又短命的球 状闪电.事实上,所有的理论在球状闪电的复杂 多变性面前都显得那么单薄.一个真正的球状闪 电理论应说明所有的现象,包括没有雷暴的情况 和球状闪电持续很长时间及球状闪电大如房屋 的情形.而要说清这一切,需要更强大的理论. 有人认为,更有说服力的解释应是接近冷聚 反应领域,与等离子体现象相关的理论.更有人 164o科技文萃?2OO2年第8期. 提出球状闪电和龙卷风一样都是等离子团的现 象.还有人设想,最佳的理论可能是把电磁学,电 学和等离子及纳米理论综合起来的想法. 总之,球状闪电不仅有趣,而且包含了很多 秘密,一旦了解了它的本质,对我们人类的生活 或许会有深远的影响.或许,我们不仅能找到人 体自焚和通古斯大爆炸的元凶,更能由此找到高 效,清洁的新能源. (<大众科技报)2oo-2年5月1913)