林之森

多少個(gè)世紀(jì)以來(lái)，關(guān)于球形閃電的奇聞層出不窮。據(jù)調(diào)查，在150個(gè)人當(dāng)中，至少就有1人自稱親眼見(jiàn)過(guò)球形閃電。絕大多數(shù)見(jiàn)過(guò)的人都把它描述成一個(gè)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(huì)滾動(dòng)、彈跳、漂浮；運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出嘶嘶的聲音；能把玻璃熔化，把所過(guò)之處的一切化為灰燼；存在時(shí)間極短，消失得很快；消失時(shí)，在有些情況下會(huì)伴隨著小小的爆炸……

盡管從報(bào)道來(lái)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(shí)有人被它擊死過(guò)。最著名的一例是一位名叫喬治·里奇曼的德國(guó)物理學(xué)家。此人是與富蘭克林同時(shí)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(shí)驗(yàn)時(shí)，不幸被一個(gè)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(shí)何地出現(xiàn)是完全不確定的，即使出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間也只有短短數(shù)秒。很多時(shí)候，沒(méi)等你拿出相機(jī)，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(shuō)是帶電的隕石，有的干脆認(rèn)為是由雷暴天氣磁場(chǎng)異常誘發(fā)的人的幻覺(jué)。

■ 光譜儀在野外捕捉到球形閃電

2012年，我國(guó)西北師范大學(xué)的兩位研究人員帶著相機(jī)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(shí)，一個(gè)霹靂擊中了地面，閃電過(guò)后，從離他們900米遠(yuǎn)處的地上升起一個(gè)直徑大約5米的球形閃電。球形閃電在空中移動(dòng)了15米，1.64秒后消失。在這段時(shí)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(cè)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(gè)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈支持了由新西蘭物理學(xué)家約翰·阿伯翰生提出的一個(gè)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(shí)，突如其來(lái)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(jìn)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(shí)很常見(jiàn)，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(tuán)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(gè)過(guò)程可讓這團(tuán)球形的蒸氣在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出熾熱的光芒，此即球形閃電。

■ 在實(shí)驗(yàn)室制造球形閃電

其實(shí)，早在這次意外收獲之前，這個(gè)關(guān)于球形閃電成因的理論已獲得實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室制造出了球形閃電。跟自然界中的球形閃電同一個(gè)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(guò)程釋放出大量的熱。

實(shí)驗(yàn)室制造出的球形閃電大約有高爾夫球般大，看起來(lái)像毛絨絨的球，發(fā)著光，滾動(dòng)著，電光四射。它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的地板上滾來(lái)滾去，有時(shí)候會(huì)彈跳起來(lái)，所有可燃物質(zhì)跟它們接觸，都會(huì)被焚燒殆盡。實(shí)驗(yàn)室球形閃電大多數(shù)壽命只有2秒～5秒，沒(méi)有自然界的球形閃電長(zhǎng)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?yàn)檫@些金屬在氧化時(shí)，也會(huì)放出大量的熱。據(jù)過(guò)去的報(bào)道，一些球形閃電出現(xiàn)在飛機(jī)周圍，這或許就跟飛機(jī)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(shí)，都可能制造出球形閃電。有時(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)中，都得到了印證。endprint