地球上罕见的自然奇观——球状闪电

关于球状闪电的目击报告非常多，我能查到的最早的一份官方报告是 1960 年美国物理学会等离子体学部第二届年会的纪要文件。这份文件中说，地球上有大约 5% 的人口报告说曾目睹球状闪电，2007 年 4 月份的《科学美国人》的一篇文章中也援引了这个数据[1]。

我们来看维基百科网站提供的几个典型的目击报告：

1638 年 10 月 21 日，英国德文郡温可比摩尔村雷雨大作，一团直径 2.4 米的火球袭来，进入了教堂，四人遇难，还有将近六十人受伤，教堂也差点毁于一旦。教堂墙壁上的大石头穿过了巨大的木结构横梁，滚落到了地上。据称，火球砸毁了许多长椅和窗户，教堂里充斥着硫磺味，臭气熏天，且满是浓浓的黑烟。

据目击者报告，火球分成了两部分，一部分撞开窗户滚了出去，另一部分消失在了教堂中。根据火球的特点和它的臭味，当时的人们认为它是“魔鬼”或“地狱之火”。后来，有人指责两个在布道时坐在长椅上打牌的人，认为他们惹怒了上帝，所以招来了火球。

1749 年 11 月 4 日接近中午时分，海军上将钱伯斯正在蒙塔古号上观测。他发现大约五千米以外有一个蓝色的大火球。船上的人立即放下了上桅帆，但火球快速袭来，他们还来不及调头离开，火球就几乎垂直地升起了，然后在离他们不超过三四十米的地方就炸开了，威力好比一百门大炮同时发射，强烈的硫磺臭味蔓延了开来。爆炸把中桅炸成了碎片，主桅杆只剩下了龙骨。爆炸伤及了五人，其中一人伤势严重。爆炸前，这个火球看上去有一块巨大的磨石那么大。

1954年，物理学家多莫科斯·塔尔（Domokos Tar）在一场雷暴中观察到了雷击。大风中，一片灌木丛被削平。几秒钟以后，一个快速旋转的环出现了，它是花环形状的，距离闪电击中的地点大约 5 米远。这个环垂直于地面，周围的人可以看到它的全貌。它外径大约 60 厘米，内径大约 30 厘米。它在离地 80 厘米的地方快速旋转。它是由湿哒哒的叶子和灰尘组成的，旋转的方向是逆时针的。几秒以后，这个环可以自己发光了，颜色变得越来越红，然后变成了橙色、黄色，最终是白色。外面的环就类似于烟火。尽管下着雨，但可以看到很多高压放电。数秒以后，这个环突然消失了，同时在它的中间出现了球状闪电。最初，这个球只有一条尾巴，和环的旋转方向也是相同的。它和环的组成看起来是一样的，而且完全不透明。刚开始，球其实没有前后移动，但接着就以每秒 1 米的速度匀速向前。尽管狂风大作，暴雨倾盆，但它很稳定，移动的高度也没有变过。前行了 10 米以后，它突然消失了，没有发出任何声响。

类似这样的目击报告，大家还可以在网上搜索出来一大把，我选择的几个还是相对来说不算太离奇的目击报告，有很多目击报告给人的感觉就是不可思议。

对球状闪电的描述，差异很大

• 有人说它是上下移动
• 有人说它左右移动
• 有人说它的移动很诡异无法预测
• 还有人说它顺着风或逆着风盘旋
• 有人觉得它的移动受到了建筑、人、汽车等周围环境的影响
• 有人则认为这些对它完全没有影响
• 有的描述中形容它穿过了坚固的木头和金属，却没有留下痕迹，但也有描述形容它具有破坏性，会融化或烧毁这些物质。

球状闪电的外形被认为和输电线有关，这些输电线可能有 300 米甚至更高，雷暴等破坏性天气的程度也会影响它的外形。对球状闪电的描述五花八门：透明的、不透明的、多色的、发光均匀的、射线状的火焰、细丝、火花，形状也是千奇百怪：球状、椭圆状、泪滴状、棒头状、圆盘状。

尽管球状闪电已经有了海量的目击报告，但是，大家看了我那么多章真假世界未解之谜的内容，应该能体会到科学界对于各种奇异自然现象是非常谨慎和保守的，没有可靠的证据，再多的目击报告也不足以得到科学共同体的承认。

UFO 现象同样也是属于那种有海量目击报告的奇异现象，但现在科学界已经把 UFO 现象基本认定为各种自然现象给人导致的错觉。

由于球状闪电的很多目击报告显得特别的诡异，会不会也有可能是各种已知的自然现象导致的错觉呢？比如把着火的气球或者反光的云朵、烟雾看成了是球状闪电呢？科学界对于球状闪电的真实存在性是有着很大争议的。不过，好运气落在了我们中国人头上，2012 年发生的一件事情，终于为球状闪电真实性的百年争议画上了句号。

事情是这样的：

2012 年 7 月，兰州西北师范大学的研究人员在青海省一个雷暴天气中绘制辐射地图时，意外用高速摄影机记录下了一个难以捉摸的发光球。光球从地面升起，变成一道闪电，在地上穿行了 15 米，然后消失。研究人员说，它的直径约 5 米，只出现了不到 2 秒钟。这次的拍摄设备还安装了光谱仪，从而能够识别构成球状闪电的主要元素。他们发现球状闪电中包含：铁、硅、钙，这与土壤主要成分相同，因此，研究人员推测球状闪电很可能是由于击中地面上的普通闪电而产生，闪电具有巨大的热量，完全可以将土壤中的二氧化硅蒸发。

这项研究发表在了 2014 年 1 月出版的著名的物理学权威期刊《物理学评论快报》[2]上，这被认为是有史以来第一份球状闪电的科学证据，证实了球状闪电的真实存在性，并提供了球状闪电产生原因的重要线索。

既然这个现象被证实了，那么对于科学家们来说，接下去的一个重要工作就是揭示球状闪电形成的原因。

球状闪电的成因

实际上，关于球状闪电的成因，在 2014 年直接证据出现之前，就已经有不少论文探讨了。

例如，2012 年 10 月SCI 核心期刊《地球物理研究期刊》就发表了一篇论文[3]，探讨了球状闪电可能的一种成因。这篇论文是由澳大利亚的一个科研小组发表的，领衔的科学家洛克说：

“有很多关于在住宅或者飞机驾驶舱的玻璃窗附近看到球状闪电的观测报告。”

闪电袭击会留下一条由带电粒子或离子形成的长长的尾巴。洛克称，在大部分情况下，这些带正电或者带负电的离子会在瞬间结合在一起，剩余离子会迅速移向地面。洛克的理论认为，其中一些离子会聚集在玻璃窗等没有传导性的物体外表。

“这种离子越积越多，并产生能够穿透玻璃的电场。”

但是，要想证明这个理论非常困难，因为它需要一个能够产生高达 1 亿伏电压的设备。

实验室模拟

首次在实验室中生成疑似球状闪电的现象 2013 年发表在了 SCI 核心期刊《物理化学期刊》上[4]。美国科罗拉多州空军学院的研究人员使用部分浸没在电解质溶液中的电极来产生高功率的电火花，结果产生了明亮的白色的等离子体状态的球。 从外形上来看，非常像传说中的球状闪电。

假说

关于球状闪电的假说多如牛毛，我排除掉那些明显不太靠谱的，比如什么微型黑洞之类的，至少还有十多种有待科学进一步探索的假说。

其中汽化硅假说是最受重视的假说之一，该假说认为硅可以被高温汽化，所带的电荷会形成光球，2007 年在实验室中实现了寿命为几秒钟的发光球，而 2014 年兰州西北师范大学的那次发现也为这种假说提供了重要的证据。

此外，还有很多个候选假说，例如

• 带电固体核心模型
• 微波腔假说
• 孤子假说
• 纳米电池假说
• 浮力等离子体假说
• 自旋等离子体环假说等等。

说实话，很多英文名词我都不知道怎么翻译，就是直接采用的谷歌翻译的结果，我也实在没有力气去弄懂每一种假说都具体是什么意思。我想，作为我们这些科学爱好者来说，只要知道球状闪电确实存在，但它的成因依然是一个世界未解之谜就够了吧。

[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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