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。”
球状闪电的目击记录
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。上世纪40年代，在法国的小城镇里，有3个士兵在一棵菩提树下躲雨时被雷击死。但他们死后仍然站着，像没事一样。雷雨之后，行人跟他们说话，却不见回应，当行人去接触他们时，3具尸体顿时倒地，化成了一堆灰烬。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，但并没有受伤。事后，人们才知道那个火球是罕见的球状闪电。在美国的一个小城里曾发生了一件怪事：一位主妇从市场回到家里，打开电冰箱一看，她放进去的生鸭、生肉全都变成了熟食品。后经科学家的研究才明白，是球状闪电把冰箱变成了电炉，奇怪的是冰箱没有损坏！1981年1月的一天，苏联一架客机在黑海附近遭遇球状闪电。一个大火球闯入驾驶舱，发出爆炸声。几秒钟后又穿过密封的金属舱壁，出现在乘客的座舱里，戏剧性的表演一番后，发出不大的声音离开飞机。事后检查，机头机尾的金属壁各出现一个窟窿，内壁却完好无损。在美国俄勒冈州，一个球状闪电来去如风，先在纱门上留下了一个篮球大的洞，然后直奔地下室，毫不留情的毁坏了一个旧轧干机；俄罗斯一位教师的经历更可怕，一个80厘米直径的球状闪电在他头上来回跳动不下20次，然后悄然消失了；此外，前苏联也有报道说，一个球状闪电飞进了一个盛水的大锅里，水立刻沸腾起来，球状闪电在锅里翻滚了10分钟才熄灭；另有一次，一个足球大小的球状闪电沿街滚动、跳跃，接触到地面时，竟炸出了一些深半米、直径1米的坑，最后，随着一声轰响，火球钻进地下。1962年夏，我国山东省济南市解放军106医院。刚刚下过大雨，手术室护士柴树娣打开窗户准备透透气，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。1972年夏，发生地点：南京华东工程学院（原哈军工炮兵工程系，现南京理工大学）东村（家属住宅区当时名称）平房。在大雨倾盆，雷电交加之际，我和我父亲同时通过窗户看见一个巨大的橘黄偏红颜色的球形闪电，直径在60cm至70cm左右。此球形闪电从我们对面滚动而来，顺着屋顶从我们头上屋顶滚过，并发出极为震撼的隆隆声，就在它滚过我们头顶的屋顶的同时，屋顶同等位置的白炽灯化作一团火球落进水泥地中，在水泥地上留下一个烧焦的圆形黑印，从中间向周围发散状，由深变浅。从我们看到它到它消失，时间持续有近四分钟左右。它的滚动速度和一个人步行的速度相当。当时，我父亲就坐在电灯下面垂直点边上的50cm附近的椅子上，我站在他的后面。所以，都惊出一身冷汗。我父亲当时就说，要是坐在灯下，命就没了。1997年7月14日下午，我国江苏省北部沛县，一个小孩在路上走着，天上突然一个球型闪电从天而降，垂直向小孩掉下，旁边的邻居让小孩逃跑。跑了几步之后，火球落地爆炸，所幸并无伤亡。1999年3月16日下午，我国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。2000年左右，在河南省商丘市睢县，雨天，亲眼目睹球形闪电，直径15~20厘米左右，大概为白色，在距离地面三米左右的电线附近漂浮，缓慢移动，持续时间一分钟以上，后来消失，没有造成任何破坏。2002年8月20日约21时，重庆渝北4个孩子在屋顶乘凉，天气闷热，突然一道闪电从天而下，打在距离孩子50m处，形成一个巨大的白色球体，4个孩子出现短暂性失明，随后大雨倾至，4个孩子很害怕，在破屋里足足躲藏2小时之久。2007年8月21日傍晚，我国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。据目击者回忆，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。2008年的一个夏天傍晚左右，一个橙色的足球大小的光球落入北京市顺义区一户农家院内，目击者还未反应过来，此球已在距地面两米左右处爆炸，顿时发出一声巨响，光球瞬间爆炸，向四外放出弧状光，光亮无比，几秒钟后，光球消失不见，目击者查看爆炸位置的地面，没有一丝痕迹就像没有发生过一样。2009年6月的一个下午，我国山东省中部的邹城市下雷雨时，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。据现场三名目击者称，9时15分左右，突然听到一声雷响，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。巨响惊魂据张虎庄村村民王利果介绍，2013年8月7日15时多的暴雨结束后，大约在17时许，她和两个邻居一同坐在自家的屋檐下闲聊，突然听到头顶“轰”的一声巨响，震耳欲聋。“当时眼前一白，耳朵就什么都听不见了，随后是黑烟滚滚。”王利果说，她们三人出于本能沿着过道向南跑去，她跑了几步突然想起10岁的女儿还睡在家中，便不顾内心的恐惧，扭头跑向家中。拼命推开大门，看到女儿正站在院中，脸色苍白，她一把拉起女儿又跑了出去。一鼓气跑到远处邻居家门口，王利果说，她回头向家屋檐看去，却并未发现有任何物体。多处烧伤2013年8月10日，记者在王利果家中屋檐下看到，屋檐旁的树叶有小面积燃烧痕迹，屋檐角落出现黑色痕迹，屋檐上的瓷砖部分崩裂掉落，地上落满了碎砖瓦。同在事发现场的村民李小丽(化名)告诉记者，巨响过后，她突然感觉背部一阵剧痛。出于本能，她忍痛拼命向南跑去。跑至自认为安全地方后，她向脖颈下的背部摸去，发现手上竟然有血迹，便连忙去找村医查看。医生查看后，告知她背部为烧伤。但在随后几天，她却耳鸣不止，到医院检查显示身体无异常。 记者查看李小丽背部的受伤结痂大大小小有四五处。其中，有两处较大，一处为椭圆形，一处由许多小伤痕排列组成，形似“爪”痕。 2013年8月7日15时许，邯郸忽然白昼如夜，狂风大作骤降暴雨一个来小时。而在暴风雨结束后约一个小时后，永年县讲武乡的一个小村庄里，一声震耳欲聋的巨响打破了原本的宁静。不少目击村民称，巨响前曾看到不明物体坠落，形似“红球”，事后发现，不明物体坠落处多户村民家中电器均遭到不同程度毁坏。专家得知称，该“红球”应为出现频率极低的球形雷。 2013年8月12日，风雨交加夜。河北省吴桥县吴来义村张老汉家突遭“球形闪电”袭击，三间土坯房被烧毁，张老汉夫妇不幸身亡。8月23日，沧州市气象局专家来到吴桥县，为当地的乡亲们宣讲防雷知识。 2013年8月10日，记者走访该村多户村民。有目击村民说，当时只见一个如“灯笼”红色球体，像“糖葫芦”一样坠落，随后一声巨响，震耳欲聋。响声过后，有数百村民前去现场观看，一时间村里议论纷纷，有村民猜测如“灯笼”红色球体为外星生命所驾驶的不明飞行物(UFO)，也有村民猜测受伤者背部伤痕是传说中的“龙”抓伤，也有村民从响声如雷声猜测为雷击导致。王利果说，事故中她家的玻璃大部分破碎，家用电器线路全部被毁，包括空调、电视、电脑以及用于方便使用饮用水的水泵均已坏掉，附近多户村民的家电也有不同程度损坏。罕见球形雷邯郸市气象局防雷中心专家杨美方介绍说，张虎庄村村民看到的应为强雷暴时出现的一种奇异闪电现象，外观呈球状，被称为球形雷，俗称“滚地雷”，出现的频率极低。据介绍，球形雷直径一般为10厘米到20厘米，通常只维持数秒，也有长达1分钟到2分钟的现象，神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动，颜色除常见的橙色和红色外，还会出现蓝色、亮白色，有的还会出现镶嵌着幽绿色的光环。至于在本事件中球形雷为何在雨停后出现，杨美方解释说，虽然当时雨已经停止，但阴云雷鸣现象仍在持续，因此不排除出现球形雷现象。相关资料显示，球状闪电至今仍是人们不能解释的奇怪自然现象。科学界曾认为球状闪电是子虚乌有的现象，直到上世纪末才承认它的真实性。因球状闪电较为罕见，研究十分困难，至今仍然是自然界中的一个谜团。但可以肯定的是，这是一个真实的物理现象，绝非科幻小说或卡通片里说的能量炮。 2014年8月5日9时左右，山西运城新绛县水利水保局一座4层楼高的办公室里上班的闫勤学，听到窗外有雨声，就准备走出办公室将楼道里的窗户关上。站在3层的窗户旁边，闫勤学看到天空中有闪电，并伴有雷声，外面的雨越下越大。刹那间，一道亮光闪进楼道，闫勤学回忆，“一个巨大的火球，带着夕阳红的色彩，从没有防护栏、打开着的塑钢窗户里闯进来，速度特别快，瞬间发生爆炸，然后就消失了。”这一个“火球”直径约40cm，瞬间发生爆炸，响声很大，造成5台计算机损坏 。新绛县气象局气象防雷工程师杨英分析，这个火球即是并不常见的“球状闪电”。当天，受副热带高压东退影响，新绛普降雷阵雨，电闪雷鸣中，降水持续了1个小时左右。
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。
