球形闪电形成原因?

球形闪电是怎么形成的？
球状闪电俗称滚地雷，闪电的一种，通常都在雷暴之下发生，就是一个呈圆球形的闪电球。这是一个真实的物理现象，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是15～30厘米不等。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。颜色除常见的橙色和红色外，还有蓝色、亮白色，幽绿色的光环。火球呈现多种多样的色彩。

球形闪电又称电光火球。球形闪电并不是闪电，它与闪电几乎没有相同之处，所以把这种现象命名为“球形闪电”是不准确的，应当命名球形闪电为“电光火球”，即与电磁场有关的等离子态发光球。天然闪电又叫雷电。最常见的雷电形式是线状闪电，其形状犹如倒悬于空中的纵横枝叉，又象是地图上一条支流众多的河流。另外，雷电中还有较少见到的串珠状闪电。电光火球的寿命一般为几秒，个别的可长达几分钟。而普通枝状闪电的寿命不到1秒。

电光火球是定域于适当的磁场位形空间和速度空间的等离子体，它从周围获得能量，等离子区的直径取决于外部场的频率，因此产生谐振。本来关于电光火球的知识在20世纪最初的几年中已被尼古拉·特斯拉研究出来了，后来却又随着这位伟大天才的逝世而失传了。特斯拉认为，原始能量不足以维持火球，还必须有另外的能源。
球形雷电是怎么形成的？
球形闪电的确很奇怪。它有时爆炸，有时无声而逝，有时在地面上缓慢移动，有时跳跃行走，有时在地面上不高处悬浮……科学家多年以前就誓要破解此谜，但迄今球形闪电仍包围着一圈神秘的光环。 据目击者称，球形闪电的出现通常是在雷声响起之时，持续时间有时可达1分钟。科学家开始并不相信这些报道，通常斥之为幻觉，可声称亲眼见到过球形闪电的人越来越多，据粗略统计，近十年来，这一人数达到1万人左右。如今，科学家终于承认这一现象确实存在。英国皇家学会的1月刊《自然科学学报A》揭露了以前未公开报道过的球形闪电目击情况：在美国俄勒冈州，一个球形闪电来去如风，先在纱门上留下一个篮球大的洞，然后直奔地下室，毫不留情地毁坏了一个旧轧干机；俄罗斯一名教师的经历更可怕，一个80厘米直径的球形闪电在他头上来回跳动不下20次，然后悄然消失了；此前前苏联也曾有报道称，一个球形闪电飞进了一个盛有近7千千克水的大锅里，水立即沸腾起来，球形闪电在锅里呆了10分钟才熄灭；还有一次，一个足球大小的球形闪电，沿街滚动，在离路面不高处跳跃，接触到地面时，炸出了一些深半米、直径一米半的坑，最后轰然一声，火球钻进地下；甚至有人怀疑，上世纪初发生在俄罗斯的通古斯大爆炸的罪魁祸首就是球形闪电。 要解释这些神秘的现象十分困难，但科学家一直在努力着。1955年，前苏联物理学家彼得·卡皮查提出理论认为，球形闪电可能是由于诸如在雷电风暴中所产生的电磁干扰效应所引起的；1991年，日本科学家在《自然》上报告称，他们在实验中观察到了由微波干扰所产生的一系列类似球形闪电的现象，他们的人造等离子体“火球”也显示了球形闪电的一些少见的性质，比如它可沿与主气流相反的方向运动，并可穿越固体物质而不受其影响。这一研究为卡皮查的理论提供了一些佐证；1996年，俄罗斯媒体报道说，该国物理数学副博士韦杜塔认为，球形闪电就像一个双层“马特廖什卡”木偶（即一个木偶里面套著另一个木偶），体内充满电磁辐射线，这些射线挤压等离子体构成的外壳，使等离子体彼此不碰撞，而等离子体外壳则像一面镜子，把射线反射回去。其中等离子体完全与外界隔绝，温度可超过热核反应的温度。这位科学家通过计算得出，一个直径60厘米的白热化的“大木偶”，内含一个自由悬浮在气体介质中的直径20厘米的球状体，可产生高达50兆瓦的热功率。 现今，占主流理论之一的是新西兰两名科学家的解释。2000年，这两位科学家在《自然》上撰文称，当土壤被闪电袭击后，会向大气释放含有硅的纳米微粒，来自雷电袭击的能量以化学能的形式储藏在这些纳米微粒中，当达到一定高温时，这些微粒就会氧化并释放能量；另一个理论是，被闪电电离的气体与水蒸气结合成一个高温的等离子体球，外边包著冷的等离子体外壳，与上述韦杜塔的理论有点相似。 但试图让现今的这些理论中的某一个令人信服地解释出球形闪电的所有故事还是不太可能。科学家推测，球形闪电有可能是多种不同自然作用的产物。他们按照假设的这些作用在实验室里模拟出了微型的球形闪电，但它与真实世界中的球形闪电相比，不仅在体积上相去甚远，其存在时间也短暂得近似不存在。 球形闪电不但有趣，而且包含着许多秘密，一旦解开这个现象，对人类的生活或许有着深远的影响。“努力明白这些事件很重要，”美国马里兰州研究球形闪电现象已经几十年的物理化学家戴维·特纳说。他认为，揭开球形闪电之谜有助于找到人体自燃等现象的真实原因。而更多的科学家认为，研究球形闪电最直接的作用是有助于找到高效、清洁的新能源。

球状闪电的成因不再是谜
尽管世界各地的科学家们致力于研究球状闪电的产生和稳定机制，但长期以来都还一直处于个人的、分散的、以记录观察事实为主要内容的阶段。直到20世纪80年代后期，以1988年7月在东京召开的首届球状闪电国际学术会议为标志，对球状闪电的研究才有迅速进展。现在，日本、英国、俄罗斯和中国都有了球状闪电研究组织，世界各国收集的火球目击报告超过万例。日本、美国、荷兰、以色列和德国等国还在实验室内做出过各种球状闪电。

法国巴黎天文台的物理学家卡鲍格纳尼(Carbognani)是研究球状闪电领域的权威。他说：“目前主要有两个理论解释它们。其一是传统理论，是俄国物理学家卡皮扎提出的。该理论认为，球状闪电是雷雨时由普通闪电激发的。在闪电的作用下，电荷在空气中聚集在一点，产生了会发光的旋涡状高温等离子体。在其内部，高速旋转的离心力与外部的大气压达到平衡，因而能够维持较长时间的稳定性。”也就是说，球状闪电就是雷雨天气中产生的等离子体团。等离子体不同于人们熟知的固体、液体、气体三态，是物质存在的另外一种形态。日常生活中的等离子体并不多见，但在茫茫宇宙中，以等离子体形态存在的物质却占到了物质总量的99%以上。我们赖以生存的太阳，就是一个巨大的等离子体团，其内部每时每刻都在发生剧烈的核聚变反应——四个氢原子核融合成一个氦原子核，同时生成大量的光和热。在地球上，科学家们也在日复一日、年复一年地工作，试图在精密的仪器中重现太阳上等离子体发生的核反应，通过模拟核聚变，源源不断地获得能量。一旦这项技术走向成熟，人类面临的能源短缺问题将有望彻底得到解决。目前已经获得了一些可喜的进展：2006年3月，在美国桑迪亚国家实验室中，科学家们使用一台名叫Z-Machine的实验装置，生成了20亿度的等离子体——这是在地球上从未达到过的温度，甚至比太阳核心的温度还要高数十倍。如此高温度下物质的形态是怎样的？具有哪些性质？这些问题甚至连打破这一记录的科学家们自己也还没完全弄清楚。2002年，两位澳大利亚物理学家约翰·亚伯拉罕森(John Abrahamson)和詹姆斯·迪尼斯(James Diniss)提出了另外一个理论，即闪电击中了地面，在高温下，地面上物质迅速地蒸发、汽化，生成了一种非常小的“微米颗粒”，其大小比一根头发丝的直径还要小几百到几千倍，在微米量级上。由于静电力的作用，这些微米颗粒相互吸附在一起，并且能够生成极细的纤维。这些纤维与空气中的氧气接触，发生氧化反应，同时生成光和热，这样就形成了球状闪电的外观。除了上面两种理论以外，还有脉泽孤立子理论。这种理论认为球状闪电是由地球大气层中的脉泽辐射引起的。脉泽辐射的原理和激光是相同的，只不过发生在微波波段，而不是可见光波段。在空气体积很大时，脉泽辐射会产生一个局部范围内的强电场，我们叫它“孤立子”。这很可能就是雷雨天人们看到的球状闪电。