球状闪电到底是不是闪电？
最近网友拍摄的一段球状闪电的视频重新引起了人们对这种地球上最神秘的物理现象的兴趣。 其实 这种物理现象很早就有人记录，其中 最早的记录是中国宋朝科学家沈括 在他的名著《梦溪笔谈》中记录了球状闪电融化金属的例子，国外最早关于球状闪电的记录则在沈括的500多年以后。 顾名思义，球状闪电就是圆球形状的闪电，这个名字的由来是因为这种现象通常都在闪电后出现，并且这种球状物质发光有时跟闪电的光一样，所以就被叫着 “球状闪电”，这是一个很容易让人误解的名字。 球状闪电的大小一般在几厘米到几十厘米之间，最大的也有几十米的；颜色也有黄色、白色、蓝色，甚至还有黑色的，不过这些研究大多数都是根据目击者的描述来总结的，所以不一定准确， 最早拍摄到球状闪电视频的是几位中国科学家 ，他们之所以能够拍到这种奇特的现象也是一个意外。 2012年，西北师范大学的几位科学家在青海拍摄闪电光谱，他们用的设备是两台无缝分光相相机和一台运动相机，因为他们的目标是拍摄闪电的光谱，所以他们的设备远比一般的相机高级，这也使得他们 不仅能够拍摄到球状闪电的视频，还能拍摄到球状闪电的光谱，光谱可以用来分析球状闪电中的发光物质。 根据他们这次拍摄到的结果，这几位科学家2014年在 物理顶级杂志PRL上 发表了一篇论文（这篇论文应该是西北师范大学在PRL上发表的最出名的论文了），专门解释他们观测到的结果，并且根据他们光谱分析， 证明了球状闪电中发光的成分主要是泥土中的硅、铁、钙离子。 虽然最早关于球状闪电的记录在中国，但是球状闪电的研究主要集中在西方，还专门成立了 国际球状闪电协会， 每两年举办一次会议用来交流球状闪电研究进展。 根据Web of Science数据库统计，关于球状闪电的论文一共有2400多篇，在2014-2020这几年间，每一年都有一百多篇关于球状闪电的论文发表，2021前9个月都有一百多篇关于球状闪电的论文发表，随着研究的深入，人们对于球状闪电的发生机理也认识的越来越清楚，有几个实验室甚至可以在实验室内自己制造出球状闪电。 关于球状闪电的解释有很多，但是可以归为两类：一类是内部能量解释，即球状闪电是由于内部的能量发光形成的，主要模型是闪电击中地表，形成等离子后发光；另一类是外部能量解释，即球状闪电的能量是由外部提供的，主要模型是超强的电磁场可以为球状闪电提供能量。 这两种模型各有优势，目前依然没有结论到底哪一种模型更能解释球状闪电的起因，下面我将主要介绍第一类解释中的一个物理模型，因为是 这种模型更简单和更直观，根据奥卡姆剃刀原理，越简单的理论往往越容易是正确的。 根据内部能量理论解释，要想制造球状闪电，最关键的就是要制作一种叫做“水化等离子体”的物质，这个概念听起来难以理解，简单来说就是要模拟雷雨天气后湿润的空气，然后再往里加入各种离子，下面的实验装置图就是Egorov等人在2002年和2004年发表的文章中介绍的他们产生球状闪电的实验装置。 在实验的过程中，通过改变等离子的成分，他们观测到了白色、红色、黄色等不同颜色的球状闪电。 虽然球状闪电的起源和物理解释目前仍然不统一，但是有一个结论是确定的—— 球状闪电不是闪电，而是一种带电的发光体。原因如下： （1） 光谱不同。 根据中国科学家2014年在PRL发表的论文可以看出，闪电的光谱主要是氮和氧，这是由于闪电在从云层通向地面的时候将空气中的氮气和氧气电离形成的；而球形闪电的光谱主要是硅、铁、钙，当然也有一部分氧和氮，闪电和球状闪电的核心发光物质是不同的，这也是我们从来没有见过绿色或者黑色的闪电的原因。 （2） 内部温度不同 。闪电的内部温度在1.5-3万摄氏度之间，而球状闪电通常被认为是常温。 （3） 传播速度不同 。闪电的速度可以达到几十公里每秒，球状闪电一般是几米每秒，比人跑步的速度要慢，所以看到球状闪电往自己这个方向过来赶紧跑还是来得及的，但是如果闪电往自己这个方向来只能自求多福了。 （4） 形成机理不同。 闪电的路径是由于云层和大地之间的高压，再加上空气中的水分，使得原来是绝缘体的空气变成了导体，是一种电的传导作用；目前关于球状闪电的形成机理还不统一，但可以确定的是跟闪电的形成机理不是一回事。 综上，虽然球状闪电一般都发生在闪电之后，但是球状闪电不是闪电。
球状闪电真的存在吗？
球形闪电是存在的，并且是科学研究的热门课题。球状闪电是一种比较罕见的物理现象，通常发生在雷暴天气，又被大家称为滚地雷。它的外形是圆球状十分明亮，直径在15至40厘米之间。一般它们只能维持数秒，多的时候也有1至2分钟的记录。最常见的颜色是橙色和红色，除此之外还有黄色、蓝色、紫色、幽绿色的光环。球形闪电的移动速度并不快，貌似会受到气流的牵引，因此面对球形闪电不要快速奔跑，最好的办法就是尽可能地压低身体，趴在地上是最好的。尤其是不要跑向树林密集处、多水的地方。当然在野外面对球形闪电，不可能直接趴在水中，而尽可能去找低洼干燥的地方。球状闪电的成因球状闪电通常都在雷暴之下发生。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的记录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动。由于球状闪电出现的频率很低，科学家难以做系统的观测。2012年，中国科学家首次拍摄到球状闪电，于2014年1月28日发表。理论方面，有人认为它是灼热的空气团或汽化了的元素，例如碳、钠或铜。虽然这个理论可以解释球状闪电的部分特性，却不能说明为什么它可以在飞机舱内形成。此外还有许多不同的说法，如等离子体、离子、带电尘埃、有外层电子壳的水等，但没有一个理论可以完满地解释这个科学悬案。球状闪电之所以神秘，是因为它并不常见，它行踪不定、色彩外形多变，还具有巨大的瞬间破坏力。所以，早在古希腊，人们就开始留意这种奇特的自然现象了。很多人认为球形闪电是一团密度不大的常温等离子体，由于“太阳风”和宇宙射线的轰击，包围地球的空气被电离成正、负离子和自由电子形成的离子层。当离子层部分离子和电子集聚，便可能形成球状闪电。气象专家介绍，突发雷雨天气时，带电云层离地面很近，地面又有一些突出物体产生感应电荷，两者之间形成放电，因此形成了滚地雷。滚地雷容易对地面上的人员和物品造成电击伤害。球状闪电至今仍是人们不能解释的奇怪自然现象。一个共同的特点是，球状闪电基本上发生在雷暴天气中。2013年8月，科罗拉多美国空军军官学校的团队从一种专门的溶液中制造出了类似的球形闪电。但同时团队坦言：“我需要保持诚实，我们并不确定我们在实验中所产生的就一定是人们所说的球状闪电现象。”
球形闪电有哪些目击记录？
1773年,两名神职人员在听到一声巨大雷响后,看到壁炉里闪耀着一颗足球大小的发光球体,这颗球随即爆炸并发出一声巨响?1956年夏的一个正午,在苏联某个集体农庄,两个孩子在牛棚里躲雨?突然,房前的白杨树下滚落一个橙黄色的火球直向他们逼来,一个孩子踢了它一脚,“轰隆”一声,火球爆炸了,牛棚里的12头牛炸死了11头,孩子们被震倒在地,但没有受伤?事后,人们才知道那个火球是罕见的球形闪电?1962年7月的一天,在泰山上,一个球形闪电穿过紧闭的玻璃窗,钻进一间民房,缓慢地在室内飘动,最后钻进了烟囱,在烟囱口爆炸,只炸掉烟囱的一个角?民房内仅仅震倒一个热水瓶?1981年1月的一天,球形闪电光顾了一架飞行中的“伊尔—18”飞机?这架苏联的飞机从索契市起飞,刚飞到1200米的空中,一个球形闪电突然钻进了客舱,它直径只有0.1米,却发出一声震耳欲聋的爆炸声?奇怪的是,人们原以为球形闪电已经消失,谁知几秒钟后,它又重新出现,惊呆了的旅客看着这个“球”在头顶飘忽,到达后舱时裂成两个半月形,随后又合到一起,发出不大的声音而后消失了,担心的驾驶员立即驾机降落,发现飞机头部和尾部各有一个大窟窿,除此以外没有任何损害,乘客也没有受到伤害?1989年,我国山东省青岛的黄岛油库,就是由于球形闪电的爆炸,引起了油罐的大爆炸?
球状闪电有哪些千奇百怪的目击记录？
1773年，两名神职人员在听到一声巨大雷响后，看到壁炉里闪耀着一颗足球大小的发光球体，这颗球随即爆炸并发出一声巨响。1956年夏的一个正午，在苏联某个集体农庄，两个孩子在牛棚里躲雨。突然，房前的白杨树下滚落一个橙黄色的火球直向他们逼来，一个孩子踢了它一脚，“轰隆”一声，火球爆炸了，牛棚里的12头牛炸死了11头，孩子们被震倒在地，但没有受伤。事后，人们才知道那个火球是罕见的球状闪电。1962年7月的一天，在泰山上，一个球状闪电穿过紧闭的玻璃窗，钻进一间民房，缓慢地在室内飘动，最后钻进了烟囱，在烟囱口爆炸，只炸掉烟囱的一个角。民房内仅仅震倒一个热水瓶。1981年1月的一天，球状闪电光顾了一架飞行中的“伊尔—18”飞机。这架苏联的飞机从索契市起飞，刚飞到1200米的空中，一个球状闪电突然钻进了客舱，它只有0.1米大，却发出一声震耳欲聋的爆炸声。奇怪的是，人们原以为球状闪电已经消失，谁知几秒钟后，它又重新出现，惊呆了的旅客看着这个“球”在头顶飘忽，到达后舱时裂成两个半月形，随后又合到一起，发出不大的声音而消失了，担心的驾驶员立即驾机降落，发现飞机头部和尾部各有一个大窟窿，除此以外没有任何损害，乘客也没有受到伤害。1989年，我国山东省青岛的黄岛油库，就是由于球状闪电的爆炸，引起了油罐的大爆炸。我国发生的球状闪电1962年夏，山东省济南市解放军106医院。刚刚下过大雨，手术室护士打开窗户，窗外忽然出现一个火球，飞入屋内，打灭了屋顶的吊灯，又飞入走廊，在电闸前爆炸，造成停电，无人员伤亡。1997年7月14日下午，江苏省北部沛县，一个小孩在路上走着，天上突然一个球形闪电从天而降，垂直向小孩掉下，小孩跑了几步之后，火球落地爆炸，所幸并无伤亡。1997年7月19日下午16时许，位于广西桂林市中心的广西师范大学也遭遇了球形闪电。当时天空多云，随着空中一声巨响，校内11号宿舍3楼314房间飞进一颗直径约0.3米长的大火球。火球在屋里按水平方向运行了3米多远，落在近门口处消失。与此同时，对面316房间里同学也看到窗外有一个碗大的火球，垂直下落。两屋的学生在火球出现时都感到有强烈的震感，有的同学说，就像被人重重地推了一下，有的说腿部发麻。1999年3月16日下午，湖北省北部的枣阳市忽然间闪电频发，雷声惊天，当场造成9人死亡、20余人受伤的罕见灾害。据目击者称，雷击现场有一片红光，这正是球状闪电的特征。2007年8月21日傍晚，广东省广州市海珠区赤岗路一带雷电交加，一团闪电从天而降，把目击者惊得发呆。那道闪电像一个很大的火球，发出很强的蓝绿色的光，还震坏了不少居民家的电器。2009年6月的一个下午，山东省中部的邹城市下雷雨时，据目击者称，在第四中学一个球状闪电随着一声巨响和一片红光爆炸了。2009年8月4日上午，位于河北省石家庄市西兆通镇南石家庄村的村民自建一临街房屋遭雷击突然倒塌。9时15分左右，突然一声雷响，只见一直径约一米多的耀眼火球击中房屋西北角，瞬间房屋自北向南依次倒塌，将避雨的人员埋在废墟中。而那个火球正是球状闪电的特征。
雷电的危害是什么？
一、雷电会破坏建、构筑物，破坏电气设备，造成人、畜伤亡。雷电破坏的基本形式有三种：直击雷、感应雷、雷电波
1. 直击雷。雷电直接击中建、构筑物或其他物体，对其放电，强大的雷电流通过这些
物体入地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，造成建、构筑物、电气设备及其他被击中的物体损坏。使物体燃烧、或产生电动力作用、或使物体内水分突然蒸发，造成物体内压力骤增而发生劈裂现象。当击中人、畜时，往往造成人、畜伤亡。
2.感应雷。雷电放电时，发生雷电感应，即在周围导体上产生静电感应和电磁感应，雷电感应可能使金属部件之间产生火花。静电感应是指在先期雷云的作用下，使大地导体上感应出与雷云异性（相反）的电荷，雷电在放电时，通过放电通道，大地导体上的电荷被迅速中和，在大地导体上的感应电荷得到释放，但如果不就近泄入大地中，就会产生很高的电位。电磁感应则是由于雷电流迅速变化时在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使周围导体上感应出很高的电动势。雷电放电时能量很强，雷电放电时间极短，雷电一次放电所释放的电能平均约为3000度。电压可达上百万伏，电流可达数万安培。强大的雷电流由于静电感应和电磁感应会使周围的物体产生危险的过电压，造成设备损坏，人畜伤亡。
3.雷电波。输电线路上或金属管道上，遭受直击雷或发生感应雷，雷电波便沿这些管线侵入变、配电室（所）或用户。强大的高电位雷电波如不采取防范措施将造成变配电室（所）及用户电气设备损坏，甚至造成人员伤亡。
二、雷电的危害性
1.雷电放电通道温度很高，高达6000~20000℃，能引起可燃物燃烧，雷电的热效应会引起设备燃烧、绝缘材料起火等危害性。
2.雷电流温度很高，当它通过建、构筑物、森林树木或墙体时，其内部水分受热气化，气体急剧膨胀；产生强大的机械力，使森林树木或建、构筑物遭受破坏。
3. 发生雷电反击：雷电反击是指接闪器、引下线和接地体（极）等防雷保护装置在遭受雷击时，都会产生很高的电位，当防雷保护装置与建筑物内部的电气设备、电气线路或其他金属管线的绝缘距离太小时，它们之间就会发生放电现象，即出现雷电反击。发生雷电反击时，可能引起电气设备的破坏，甚至引起火灾和人身的伤亡。
雷电的危害有哪些
雷电的危害一般分为两类：一是雷直接击在人或建筑物上发生热效应作用和电动力作用；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应和电磁感应。
雷电的具体危害有6个方面如下：
1、雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足以击穿绝缘使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。
2、雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量热能，在雷击点的热量会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。
3、雷电流机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象导致财产损失和人员伤亡。
4、雷电流静电感应可使被击物导体感生出与雷电性质相反的大量电荷，当雷电消失来不及流散时，即会产生很高电压发生放电现象从而导致火灾。
5、雷电流电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。
6、雷电波的侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。
