在多雷暴的季節裡，不僅要提防那劃破天空震耳欲聾的電閃雷鳴給人們帶來的可能危害，也要警惕那悄然而至有光無聲的聖愛爾摩火給人們帶來的可能威脅。
從藺相如怒髮衝冠說起
“怒髮衝冠”一詞出自《史記·廉頗藺相如列傳》，是說藺相如視秦王無意償越城，乃持和氏璧“卻立倚柱，怒髮上衝冠”。在《莊子·盜蹠》中亦有類似詞語:“盜蹠聞之大怒，目如明星，髮上指冠。”大家熟知的宋朝岳飛《滿江紅》中也曰：“怒髮衝冠，憑欄處，瀟瀟雨歇。”它們都是說人憤怒得頭髮豎直，把帽子衝起來了。後人用此詞來形容人憤怒到了極點。
雖然每個人頭髮的顏色、形狀、長短、粗細，甚至生長速度等方面有所差異，但是，有一點是相同的，那就是每個人的頭髮（包括身體上其他的體毛) 都像樹分為樹幹和樹根一樣，分為發乾和髮根兩部分。發乾是露出頭皮之外的部分，髮根是埋在頭皮內的部分，是頭髮的根部。髮根被毛囊包圍著，毛囊的一側有一束斜行的平滑肌，稱為立毛肌，它控制著頭髮的活動。立毛肌聽令於交感神經的支配，當發生憤怒、恐懼、驚嚇等情緒變化，或寒冷等外界環境刺激時，交感神經興奮，隨之腎上腺素水平增高，立毛肌就會收縮，力圖使頭髮直立。但是，由於頭髮本身的質量，立毛肌收縮的力量不足以使發乾直立，更談不上“衝冠”了，其力量只能夠使皮膚被扭曲而產生雞皮樣外觀，即通常所稱的“雞皮疙瘩”。而古人蓄的都是長髮，頭髮豎立起來，並把帽子衝上去，那更是不可能的。不難看出，“怒髮衝冠”是一種誇張式的描寫。
其實，這種看似非常“滑稽”的“怒髮衝冠”現象，如今，藉助科技的力量，是可以真實體驗一下的。在現代科技館的靜電實驗場上，就可以真真切切地出現“怒髮衝冠”的景象。女孩子站在絕緣檯上，當她的手接觸帶電體時，頭髮立即向四面八方“炸開”，豎立起來，好像電影中的魔鬼一樣。在這個過程中，並沒有立毛肌的參與，就好像被風吹起來一樣（雖然實現了“怒發”，但是，“衝冠”仍然是不可能的）。這是怎麼一回事呢？奧秘就在於在電荷周圍存在著電場，女孩子頭髮豎立起來，正是這種電場力作用的結果，表明了她頭頂上存在著電場。
大氣也會讓你“怒髮衝冠”
無獨有偶。在大氣中也有讓人“怒髮衝冠”的時候。1975年8月一天炎熱的下午，在美國加利福尼亞州一個旅遊勝地，許多人攀登到一個山峰的高處。正當遠處有烏雲襲來之際，人人卻面面相覷，因為他們個個頭髮都豎立起來，酷似“怒髮衝冠”。
更為有趣的是，人的頭髮“無端”地冒出火光。據載，前蘇聯登山運動員登上了天山的一個山峰。突然，烏雲密佈，雷電交加，此時，運動員頭上有明亮的淡藍色火光閃耀著。有個運動員摘下帽子後，發現自己發亮的頭髮直立起來了。當時，連冰鎬、照相機、金屬鈕釦全都發亮了，還傳出噝噝的聲響。後來，雷雨停了，亮光也“熄滅”了。運動員只是稍稍感到指尖和髮根像針刺一樣。
遠古時代，這種現象被認為是一種吉祥的徵兆。在很早很早以前，有一支古羅馬軍隊，在傍晚行軍途中，聽到遠處傳來隆隆的雷聲，預示暴風雨即將來臨。突然，士兵們發現在部隊上空出現了星星點點淡藍色火光，仔細一看，是自己的矛尖在閃閃發光。那時，誰也不明白這種奇異現象的本質。士兵們既驚訝又歡欣，以為“勝利之神”在向他們招手呢。
在那個時候，這種現象以神話中的孿生兄弟的名字，命名為卡斯托爾和波盧克斯火。後來，改名為聖愛爾摩火。這是因為在意大利聖愛爾摩教堂的尖頂上也常常出現這樣的火光。
有趣的是，文人筆下也不乏對聖愛爾摩火的描述。比如，作家高爾基在《伊澤爾吉莉老婦人》中寫到：烏雲緩慢地爬上了草原，在草原的遠方，已經漆黑一片了，似乎在草原深處隱藏著、潛伏著某種東西。突然，燃起一些微弱的藍色火焰，它們時而這裡，時而那裡；時而出現，時而熄滅。彷彿是流散在草原上彼此相隔很遠的一些人，正在草原上尋找什麼東西，他們點起火柴，那火苗又立即被風吹滅。這是一種極其怪誕的藍色火舌，使人想起某種神奇古怪的東西。哲學家盧齊·謝涅卡是這樣描寫的：在雷雨期間，它們( 注:指聖愛爾摩火) 好似星星下凡，坐在船桅上。作家柯爾利斯比較詳細地描述了埃及金字塔上聖愛爾摩火的景象：有一次，晚上將近11點鐘，它們像一團小火焰，圍繞著金字塔周圍緩慢地轉了三圈，幾乎一直上升到塔頂，然後就不見了。又一次，在晚上8點鐘左右，金字塔上出現了藍色的光，沿著直線在金字塔斜坡面上緩慢上升，到達塔一定高度以後就不見了。
聖愛爾摩火是大氣無聲放電現象
聖愛爾摩火既不是神靈在顯聖，也不是人們自己點燃的火把，科學家已經對這一神奇古怪現象給予了合乎邏輯的解釋: 它是一種大氣無聲放電現象。這種現象大多發生在雷雨天氣裡，是在雷雨到來之前雲層和地面之間不同性質的電荷相互吸引而發生的。
眾所周知，我們的地球被電場包圍著，通常情況下，地球表面帶負電荷。天空中出現的雷雨雲中聚集著大量的電荷，一般來說，雲的下部帶正電荷。通常情況下, 其間隔著的空氣層是電的不良導體，使電荷不能穿過空氣層而相互結合。但是，隨著雷雨雲的發展，雲中電荷就會越積越多，從而在雲層和地面之間形成一個很強的電場。當雲層和地面之間的電場增強到一定強度時，其間的空氣層將被“撕”開，即空氣層被擊穿，出現了雲層底部的正電荷和地面的負電荷相互吸引而結合的放電現象（這種現象叫做電離）。
又由於電荷“喜歡”走近路，那些地面上的尖端物體的頂部（如塔尖、樹梢、桅杆、煙囪、旗杆，甚至草花、莊稼，還包括人的頭髮、動物的角) 聚集著更多的電荷，更易與雲層之間產生放電現象。這個強烈電場就會悄悄地（緩慢地）在這些尖端物體的頂部擊穿其與雲層之間的空氣層，引起無聲放電，併發出微弱的藍光來。而由於這種放電現象出現在物體的尖端部位，所以又稱為尖端放電現象。在這種放電情況下，從各種不同的尖端或凸出部分有微小的電火花相繼“跳出”，如果火花很多而且火花釋放過程是連續的，人們就會看見淡藍色的火焰，就像火舌一樣，如此形成了被高爾基認為是神奇古怪的聖愛爾摩火。
由於高層大氣電離比低層的要強些，因此，高山上的電場要比平原上的大得多，所以聖愛爾摩火在山區更常出現。
聖愛爾摩火與通常意義上的閃電現象，雖然同屬大氣放電現象，但是有所不同。後者常常伴隨著震耳欲聾的炸裂聲——雷鳴，它是一種強烈的高速放電過程，而且閃光可以劃破長空，在天地之間形成一條耀眼的光帶。如前所述，聖愛爾摩火僅僅類似於小範圍的“微小的電火花”，而且是“無聲”的，當然，如果仔細一聽，還是可以聽到很低的嘶嘶聲響。
提防聖愛爾摩火的猙獰本性
一般情況下，聖愛爾摩火不會對人類帶來很大的威脅，如前所述，只會讓人“稍稍感到指尖和髮根像針刺一樣”。然而，聖愛爾摩火有時也會像驚天動地的雷電一樣，顯露出它那傷人的猙獰本性，過去是不乏其例的。大致有兩種情況會給人們帶來傷害，一是緊隨其後的雷電造成的，一是在“尖端”附近有導致爆炸或火災的物品造成的。
如前面提到的1975年在美國加利福尼亞州登山遊客，對“怒髮衝冠”由驚訝到感到有趣進而競相攝影，為的是留下這個難得的鏡頭。誰知樂極生悲，就在拍完照片大約5分鐘後，一聲霹靂震天響，遊客紛紛應聲倒地，造成一死、一殘、六傷的悲劇。
又如1949年在日本下津，一艘油輪正在灌油。突然油輪桅杆上發出亮光，隨後發生爆炸，7名船員當場傷亡，油輪也沉入大海。
再如1967年1月27日，安置在高達60米運載火箭頂端的阿波羅登月飛船正在進行最後“彩排”，突然，一個小火花悄然而至，小火花從宇航員腳下閃過，已灌滿氧氣的船艙立刻大火熊熊，4 名宇航員活活被燒死。
如前所述，聖愛爾摩火是在雷雨雲強電場作用下尖端放電造成的，它表示此時雷雨雲與地面之間的電場已經很強，閃電即將發生，可以認為，聖愛爾摩火是雷電發生的前兆。因此，可以採取應對雷電的方法來應對聖愛爾摩火。
在認真收聽、收看天氣預報的同時，還可以通過自己的感官來定性地估計聖愛爾摩火是否會出現。比如，當天空中的濃密烏雲（積雨雲）開始堆積變大變黑、雲頂發展很快、遠處有閃電時，就有可能發生聖愛爾摩火，就要想辦法到安全地方躲一躲；當你感覺到自己的頭髮豎起或皮膚顫動時，那就是已經受到聖愛爾摩火的侵擾，要立即施以自我保護。在這種情況下，千萬不要驚慌失措，一般來說，掌握兩條原則：一是要遠離可能招致聖愛爾摩火的物體和場所；二是要設法使自己及隨身攜帶的物品不能成為引發聖愛爾摩火的對象，這樣就可能避免遭受它的傷害。
特別要指出的是，如果您選擇在夏季外出旅遊的話，就要考慮夏季雷雨天氣比較多，伴隨著在雷雨來臨之前有可能出現聖愛爾摩火的情況。為了您旅途中的安全，首先建議您最好攜帶非金屬的防雨用具，如塑料雨衣、木柄或塑料柄的雨傘；確定好避難場所，比如，有金屬頂的各種車輛，或者很深的山洞。在旅途中當發現天空中出現濃密烏雲，或者遠處有閃電時，就要遠離樹木、電線杆等尖聳、孤立的物體，不要進入曠野中孤立的小屋內，切勿站立於山頂；在空曠的野外最好將身上金屬物取下，放在幾米距離之外，應立即雙膝下蹲，向前彎曲，雙手抱膝。
聖愛爾摩火也有它可用之處
同一切事物有正反兩面一樣，聖愛爾摩火除了那傷人的猙獰本性外，人們已經發現，它也有一些對人類有用的一面，於此，不妨列舉幾點。
雷暴來臨預報的一個依據如前所述，不論是列舉的一些事件，還是在文人的筆下，聖愛爾摩火都是與“烏雲”“雷電”聯繫在一起的，可見，聖愛爾摩火可以認為是雷暴來臨的前兆，那麼，就可以用它來作雷暴天氣預報。早在18世紀，意大利人根據這種尖端放電現象就知道雷暴就要臨近。他們在城堡的地上插一支矛，讓一個看守人不時將戟舉到矛的尖端，如果矛尖和戟之間開始出現火花跳動，看守人就鳴鐘，向民眾發出雷暴即將來臨的警報。
製造和安裝避雷針的原理平時我們看到高大建築物上的避雷針，就是根據這一原理來安裝的。雷電的實質就是兩個帶電體之間強烈的放電，在放電的過程中因為有巨大的能量放出而會損壞建築物。如果高大建築物上安裝了避雷針，那麼，在雷雨天氣裡，高樓上空出現帶電雲層時，避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷，由於避雷針是尖的，所以它聚集的電荷更多。避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器，由於它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說，它所能容納的電荷很少，而它相對於建築物來說，又聚集了更多的電荷，所以，當雲層上電荷較多時，避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿，成為了導體。這樣，帶電雲層與避雷針之間形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就把雲層上的電荷導入大地，如此下來，避雷針不停地將建築物上的電荷導入大地，使建築物上永遠達不到會遭到損壞的強烈放電所需要的電荷，從而避免了雷電對高層建築的威脅，保證了它的安全。
生命起源的一個可能機制像聖愛爾摩火這樣的尖端放電現象，現代科學家發現它對研究生命起源具有重要價值，已經對它產生了越來越大的興趣。這是因為人們在模擬只有氫和氦為主的原始大氣的實驗中，發現像尖端放電之類的弱放電，能夠合成氨基酸和其他有機物。
本文選自《氣象知識》2017年第二期
『 中國氣象科普 』
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