地球上罕見的自然奇觀——球狀閃電

關於球狀閃電的目擊報告非常多，我能查到的最早的一份官方報告是 1960 年美國物理學會等離子體學部第二屆年會的紀要文件。這份文件中說，地球上有大約 5% 的人口報告說曾目睹球狀閃電，2007 年 4 月份的《科學美國人》的一篇文章中也援引了這個數據[1]。

我們來看維基百科網站提供的幾個典型的目擊報告：

1638 年 10 月 21 日，英國德文郡溫可比摩爾村雷雨大作，一團直徑 2.4 米的火球襲來，進入了教堂，四人遇難，還有將近六十人受傷，教堂也差點毀於一旦。教堂牆壁上的大石頭穿過了巨大的木結構橫樑，滾落到了地上。據稱，火球砸毀了許多長椅和窗戶，教堂裡充斥著硫磺味，臭氣熏天，且滿是濃濃的黑煙。

據目擊者報告，火球分成了兩部分，一部分撞開窗戶滾了出去，另一部分消失在了教堂中。根據火球的特點和它的臭味，當時的人們認為它是“魔鬼”或“地獄之火”。後來，有人指責兩個在佈道時坐在長椅上打牌的人，認為他們惹怒了上帝，所以招來了火球。

1749 年 11 月 4 日接近中午時分，海軍上將錢伯斯正在蒙塔古號上觀測。他發現大約五千米以外有一個藍色的大火球。船上的人立即放下了上桅帆，但火球快速襲來，他們還來不及調頭離開，火球就幾乎垂直地升起了，然後在離他們不超過三四十米的地方就炸開了，威力好比一百門大炮同時發射，強烈的硫磺臭味蔓延了開來。爆炸把中桅炸成了碎片，主桅杆只剩下了龍骨。爆炸傷及了五人，其中一人傷勢嚴重。爆炸前，這個火球看上去有一塊巨大的磨石那麼大。

1954年，物理學家多莫科斯·塔爾（Domokos Tar）在一場雷暴中觀察到了雷擊。大風中，一片灌木叢被削平。幾秒鐘以後，一個快速旋轉的環出現了，它是花環形狀的，距離閃電擊中的地點大約 5 米遠。這個環垂直於地面，周圍的人可以看到它的全貌。它外徑大約 60 釐米，內徑大約 30 釐米。它在離地 80 釐米的地方快速旋轉。它是由溼噠噠的葉子和灰塵組成的，旋轉的方向是逆時針的。幾秒以後，這個環可以自己發光了，顏色變得越來越紅，然後變成了橙色、黃色，最終是白色。外面的環就類似於煙火。儘管下著雨，但可以看到很多高壓放電。數秒以後，這個環突然消失了，同時在它的中間出現了球狀閃電。最初，這個球只有一條尾巴，和環的旋轉方向也是相同的。它和環的組成看起來是一樣的，而且完全不透明。剛開始，球其實沒有前後移動，但接著就以每秒 1 米的速度勻速向前。儘管狂風大作，暴雨傾盆，但它很穩定，移動的高度也沒有變過。前行了 10 米以後，它突然消失了，沒有發出任何聲響。

類似這樣的目擊報告，大家還可以在網上搜索出來一大把，我選擇的幾個還是相對來說不算太離奇的目擊報告，有很多目擊報告給人的感覺就是不可思議。

對球狀閃電的描述，差異很大

• 有人說它是上下移動
• 有人說它左右移動
• 有人說它的移動很詭異無法預測
• 還有人說它順著風或逆著風盤旋
• 有人覺得它的移動受到了建築、人、汽車等周圍環境的影響
• 有人則認為這些對它完全沒有影響
• 有的描述中形容它穿過了堅固的木頭和金屬，卻沒有留下痕跡，但也有描述形容它具有破壞性，會融化或燒燬這些物質。

球狀閃電的外形被認為和輸電線有關，這些輸電線可能有 300 米甚至更高，雷暴等破壞性天氣的程度也會影響它的外形。對球狀閃電的描述五花八門：透明的、不透明的、多色的、發光均勻的、射線狀的火焰、細絲、火花，形狀也是千奇百怪：球狀、橢圓狀、淚滴狀、棒頭狀、圓盤狀。

儘管球狀閃電已經有了海量的目擊報告，但是，大家看了我那麼多章真假世界未解之謎的內容，應該能體會到科學界對於各種奇異自然現象是非常謹慎和保守的，沒有可靠的證據，再多的目擊報告也不足以得到科學共同體的承認。

UFO 現象同樣也是屬於那種有海量目擊報告的奇異現象，但現在科學界已經把 UFO 現象基本認定為各種自然現象給人導致的錯覺。

由於球狀閃電的很多目擊報告顯得特別的詭異，會不會也有可能是各種已知的自然現象導致的錯覺呢？比如把著火的氣球或者反光的雲朵、煙霧看成了是球狀閃電呢？科學界對於球狀閃電的真實存在性是有著很大爭議的。不過，好運氣落在了我們中國人頭上，2012 年發生的一件事情，終於為球狀閃電真實性的百年爭議畫上了句號。

事情是這樣的：

2012 年 7 月，蘭州西北師範大學的研究人員在青海省一個雷暴天氣中繪製輻射地圖時，意外用高速攝影機記錄下了一個難以捉摸的發光球。光球從地面升起，變成一道閃電，在地上穿行了 15 米，然後消失。研究人員說，它的直徑約 5 米，只出現了不到 2 秒鐘。這次的拍攝設備還安裝了光譜儀，從而能夠識別構成球狀閃電的主要元素。他們發現球狀閃電中包含：鐵、硅、鈣，這與土壤主要成分相同，因此，研究人員推測球狀閃電很可能是由於擊中地面上的普通閃電而產生，閃電具有巨大的熱量，完全可以將土壤中的二氧化硅蒸發。

這項研究發表在了 2014 年 1 月出版的著名的物理學權威期刊《物理學評論快報》[2]上，這被認為是有史以來第一份球狀閃電的科學證據，證實了球狀閃電的真實存在性，並提供了球狀閃電產生原因的重要線索。

既然這個現象被證實了，那麼對於科學家們來說，接下去的一個重要工作就是揭示球狀閃電形成的原因。

球狀閃電的成因

實際上，關於球狀閃電的成因，在 2014 年直接證據出現之前，就已經有不少論文探討了。

例如，2012 年 10 月SCI 核心期刊《地球物理研究期刊》就發表了一篇論文[3]，探討了球狀閃電可能的一種成因。這篇論文是由澳大利亞的一個科研小組發表的，領銜的科學家洛克說：

“有很多關於在住宅或者飛機駕駛艙的玻璃窗附近看到球狀閃電的觀測報告。”

閃電襲擊會留下一條由帶電粒子或離子形成的長長的尾巴。洛克稱，在大部分情況下，這些帶正電或者帶負電的離子會在瞬間結合在一起，剩餘離子會迅速移向地面。洛克的理論認為，其中一些離子會聚集在玻璃窗等沒有傳導性的物體外表。

“這種離子越積越多，併產生能夠穿透玻璃的電場。”

但是，要想證明這個理論非常困難，因為它需要一個能夠產生高達 1 億伏電壓的設備。

實驗室模擬

首次在實驗室中生成疑似球狀閃電的現象 2013 年發表在了 SCI 核心期刊《物理化學期刊》上[4]。美國科羅拉多州空軍學院的研究人員使用部分浸沒在電解質溶液中的電極來產生高功率的電火花，結果產生了明亮的白色的等離子體狀態的球。 從外形上來看，非常像傳說中的球狀閃電。

假說

關於球狀閃電的假說多如牛毛，我排除掉那些明顯不太靠譜的，比如什麼微型黑洞之類的，至少還有十多種有待科學進一步探索的假說。

其中汽化硅假說是最受重視的假說之一，該假說認為硅可以被高溫汽化，所帶的電荷會形成光球，2007 年在實驗室中實現了壽命為幾秒鐘的發光球，而 2014 年蘭州西北師範大學的那次發現也為這種假說提供了重要的證據。

此外，還有很多個候選假說，例如

• 帶電固體核心模型
• 微波腔假說
• 孤子假說
• 納米電池假說
• 浮力等離子體假說
• 自旋等離子體環假說等等。

說實話，很多英文名詞我都不知道怎麼翻譯，就是直接採用的谷歌翻譯的結果，我也實在沒有力氣去弄懂每一種假說都具體是什麼意思。我想，作為我們這些科學愛好者來說，只要知道球狀閃電確實存在，但它的成因依然是一個世界未解之謎就夠了吧。

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Ball_lightning

[2] https://www.livescience.com/42732-ball-lightning-video.html

[3] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2012JD017921

[4] https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp400001y

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