你见过神秘出现又消失的灿烂光球吗? 你见过天空中幽灵般的环状光晕吗?这些都是闪电的杰作 。
闪电是很常见的自然现象,在世界各地,每秒钟会有100道闪电击中地面 。 然而,闪电很难加以研究,我们无法预测它什么时候出现以及在哪里出现,当我们还没明白过来的时候,闪电已经消失了 。 可以说,我们对闪电的认识并不是很多 。 自然界各种各样的闪电,除了让我们感到震撼之外,更让我们感到大自然的神秘 。
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闪电的起源
闪电如何起源?这个问题科学家们还不能完全准确地解答 。
一种最流行的理论是,闪电是由风暴中的冰微粒和水微粒激发的 。 当一场雷暴正在酝酿的时候,冰微粒向下冲,在途中撞击到向上升的温暖的水微粒 。 上下两个锋面相互摩擦,电子开始从水滴转移到了冰微粒,使雷暴的上层带正电、下层(主要是冰)带负电 。 当两个区域之间的电场足够强的时候,就会陆续产生一些小规模的放电 。 但是这些小规模的放电会莫名其妙地联接在一起,最终形成一道大的闪电 。 这道闪电将会以每小时36万千米的速度传播,它的温度可以高达3万摄氏度,是太阳表面温度的5倍 。
但奇怪的是,科学家们长达数十年的研究表明,大气雷暴中的电场强度只有引发闪电所需能量的1/10,那其他9/10的能量是从哪儿来的呢?可见这一理论是有问题的 。 科学家们猜想,地球上的闪电可能起源于太空 。 于是,一种被称为“电子逃逸崩溃”的理论出现了 。
这种理论认为,闪电是由高能宇宙射线引发的 。 这些高能宇宙射线大都由恒星爆炸产生,它们在穿越了宇宙空间,携带着巨大的能量来到地球,猛烈地撞击空气分子时,它们能够释放大量的电子 。 已经存在于云层中的电场,又会使电子带有更高的能量,使电子流撞击更多的空气分子,进一步产生电子,这种几何级数式的撞击反应,最后引发“雪崩”,最终产生一次“逃逸崩溃”,就形成了我们见到的闪电 。
“电子逃逸崩溃”的理论也存有令人不解的地方——如果“逃逸崩溃”由宇宙射线引起,那么宇宙射线必须具备多大的能量才能得手?科学家们预测,这需要一个能量至少达到1016电子伏的粒子束 。 但如此高能的宇宙射线很少,不可能频繁地击中地球表面,造成地球上每秒100次这样高频率的闪电活动 。 所以迄今为止,虽然科学家们已经相信,导致闪电的原因是电子的“逃逸崩溃”,但是他们还无法确定,是否所有的“逃逸崩溃”都是由宇宙射线引起的 。
神秘的球状闪电
球状闪电一直被誉为最神秘的自然现象之一,它出现的频率很低,但给人印象深刻 。
在强烈的雷暴发生时,透过玻璃窗望去,我们或许能够看到这些奇怪的电球——它们颜色各异,可以是黄的、白的、红的、橙的、紫的甚至绿的;它们只能维持数秒,但也有维持1分钟的记录;更神奇的是,有人看到它可以在空中独立缓慢地移动……关于球状闪电已经有几个世纪的研究了,但是它总是外形多变,行踪不定,所以,至今无法得出一个普遍认可的结论 。
2012年,中国科学家首次捕捉到了球状闪电的视频 。 当时,中国科学家们正在观察雷暴,意外地记录到了一次球状闪电 。 一道闪电击中地面,一个直径约5米的灼热鲜艳的光球突然出现,1.6秒之后,它就消失了 。 但科学家们已经能够记录到它的光谱和神秘球体的影像 。 光谱研究的数据显示,球状闪电中含有硅、铁和钙元素,竟然与土壤中的元素相同 。 这一发现支持了一些早期的理论——球状闪电主要是闪电击中地面,与土壤中蒸发了的矿物微粒产生的综合效果 。
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