林之森

多少個世紀(jì)以來，關(guān)于球形閃電的奇聞層出不窮。據(jù)調(diào)查，在150個人當(dāng)中，至少就有1人自稱親眼見過球形閃電。絕大多數(shù)見過的人都把它描述成一個球形的發(fā)光體，大小從網(wǎng)球到氣球不等；一般在雷暴天氣出現(xiàn)；會滾動、彈跳、漂??；運動時發(fā)出嘶嘶的聲音；能把玻璃熔化，把所過之處的一切化為灰燼；存在時間極短，消失得很快；消失時，在有些情況下會伴隨著小小的爆炸……

盡管從報道來看，球形閃電并非總是那么嚇人，但不可否認(rèn)，歷史上也確實有人被它擊死過。最著名的一例是一位名叫喬治·里奇曼的德國物理學(xué)家。此人是與富蘭克林同時代的一位電學(xué)研究的先驅(qū)。1753年，他在圣彼得堡做避雷針實驗時，不幸被一個球形閃電擊死。

球形閃電如此詭異，并且又很難研究。它在何時何地出現(xiàn)是完全不確定的，即使出現(xiàn)，持續(xù)時間也只有短短數(shù)秒。很多時候，沒等你拿出相機，它就消失了。由于缺乏細(xì)致的觀察，所以關(guān)于其成因的解釋也五花八門。有的說是帶電的隕石，有的干脆認(rèn)為是由雷暴天氣磁場異常誘發(fā)的人的幻覺。

■ 光譜儀在野外捕捉到球形閃電

2012年，我國西北師范大學(xué)的兩位研究人員帶著相機和光譜儀，正在青海的高原上觀察一次雷暴。純粹出于巧合，他們用光譜儀記錄下了一次球形閃電事件。當(dāng)時，一個霹靂擊中了地面，閃電過后，從離他們900米遠(yuǎn)處的地上升起一個直徑大約5米的球形閃電。球形閃電在空中移動了15米，1.64秒后消失。在這段時間，球形閃電平均移速是8.6 米/秒。這是科學(xué)家首次利用光譜儀在自然界中捕捉到球形閃電的身影。

2014年，他們公布了那次觀測的結(jié)果。光譜分析表明，球形閃電中所含的元素成分跟土壤中的元素基本一致，主要是硅、鐵和鈣。這個發(fā)現(xiàn)強烈支持了由新西蘭物理學(xué)家約翰·阿伯翰生提出的一個關(guān)于球形閃電形成的理論。

2000年，阿伯翰生提出猜想：當(dāng)閃電擊中地面時，突如其來的巨大熱量使得土壤的主要成分二氧化硅迅速汽化，沖擊波進一步把蒸氣吹到空中。如果土壤中恰好又含有碳——這種情況其實很常見，枯枝敗葉在土壤中比比皆是——那么，由于碳比硅更活潑，它就從二氧化硅中搶走氧元素，形成二氧化碳，剩下純凈的硅蒸氣。但是大氣中并不缺少氧元素，所以這團高溫的硅蒸氣在空中又迅速被氧化，生成二氧化硅，并釋放出大量的熱。這個過程可讓這團球形的蒸氣在極短的時間內(nèi)發(fā)出熾熱的光芒，此即球形閃電。

■ 在實驗室制造球形閃電

其實，早在這次意外收獲之前，這個關(guān)于球形閃電成因的理論已獲得實驗的支持。2007年，一位巴西科學(xué)家根據(jù)該理論，用高壓電極電擊硅芯片，在實驗室制造出了球形閃電。跟自然界中的球形閃電同一個道理，電擊讓硅汽化，形成了硅蒸氣。硅蒸氣在空氣中又迅速氧化，這過程釋放出大量的熱。

實驗室制造出的球形閃電大約有高爾夫球般大，看起來像毛絨絨的球，發(fā)著光，滾動著，電光四射。它們在實驗室的地板上滾來滾去，有時候會彈跳起來，所有可燃物質(zhì)跟它們接觸，都會被焚燒殆盡。實驗室球形閃電大多數(shù)壽命只有2秒～5秒，沒有自然界的球形閃電長命。

根據(jù)阿伯翰生的理論，除了硅，還有很多其他物質(zhì)也可以形成球形閃電，包括鋁、鐵等金屬。因為這些金屬在氧化時，也會放出大量的熱。據(jù)過去的報道，一些球形閃電出現(xiàn)在飛機周圍，這或許就跟飛機外殼是鋁合金做的有關(guān)。推而廣之，當(dāng)閃電擊中用電設(shè)施、金屬圓柱或屋頂?shù)囊恍┎牧蠒r，都可能制造出球形閃電。有時候，甚至不需要雷暴誘發(fā)，地震釋放出的熱量，都可能誘發(fā)球形閃電。

這樣，這個關(guān)于球形閃電成因的理論，至此不論在野外觀察還是室內(nèi)實驗中，都得到了印證。endprint