科学家是如何证明球状闪电真实性的?

如题所述

在1955年,苏联物理学家提出球状闪电可能是雷暴中电磁干扰效应的产物。到了1991年,日本科学家的实验观察到了由微波干扰产生的类似球状闪电的现象,他们的人造等离子球也展示了球状闪电的一些特征,例如逆向气流运动和穿透固体物质的能力。1998年,一位西班牙物理学家提出,球状闪电的形成并不神秘,而是可能源于闪电产生过程中磁场的发光等离子体约束作用。他提出了一个电磁场模型,认为球状闪电的形成与闪电过程中水平磁场和垂直磁场的磁力线交织形成的磁力线网有关。在特定条件下,这个磁力线网可能会形成球形,并捕捉发光等离子体,形成球状闪电。研究人员指出,火球效应可以持续多达10至15秒,直到等离子体开始冷却。当电子被原子束缚,等离子体内部电阻增大,电流减弱,周围的磁场也将瓦解,火球随之消失。按照这一理论,球状闪电大部分时间较冷,但在沿磁力线方向的部分温度极高,这可以解释为什么触碰到物体时容易引发火灾。
到了2000年,两位新西兰科学家提出了他们的新理论。他们认为,一般的枝状闪电击中土壤时,土壤中的矿物质可能会转化为纳米纯硅和硅化合物颗粒。这些微型颗粒在闪电能量的作用下从土壤蒸发进入大气,形成链状结构,然后组成能够随气流运动的球状细丝网。该球状细丝网中的颗粒具有高活性,在特定条件下缓慢燃烧,释放光和热,从而形成球状闪电。这一理论也能解释目击者报告中球状闪电能够穿墙越窗甚至飞机机身的情况。
2002年1月15日,英国皇家学会在其学术杂志《哲学学报》上发表了关于球状闪电理论的多篇文章。这些文章分别由物理化学家、物理学家和化学工程师提出,提出了三个新的球状闪电成因理论。其中一个理论认为球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成,通过离子反应释放能量。另一个理论认为球状闪电是由聚合体细丝缠绕而成,通过表面放电释放能量。第三个理论则认为球状闪电是由金属纳米粒子链构成,能量释放通过金属纳米粒子的表面氧化进行。这些理论都有一定的说服力,尤其是第三个理论,能够解释球状闪电穿过墙壁和窗子的能力。然而,到目前为止,还没有在实验室中制造出真正的球状闪电,所有理论在面对球状闪电的复杂多变性时都显得不够充分。一个真正的球状闪电理论应该能够解释所有现象,包括在没有雷暴的情况下出现球状闪电,以及球状闪电持续很长时间和大如房屋的情况。有人说,更有说服力的解释可能是接近冷聚反应领域的与等离子体现象相关的理论。还有人提出球状闪电和龙卷风一样,可能是等离子团的现象。最佳的理论可能是将电磁学、电学和等离子及纳米理论综合起来的想法。总之,球状闪电不仅有趣,而且包含了许多未解之谜,一旦了解了它的本质,可能对我们人类的生活产生深远影响。或许,我们不仅能找到人体自焚和通古斯大爆炸的原因,还能找到高效、清洁的新能源。
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