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美国空军实验室制造出球形闪电 维持半秒钟

时间:2018-04-03 15:48:51 浏览量:
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美国的研究人员表示他们已经找到一种更加有效的方法,可以在实验室环境下产生一种类似球状闪电的放电现象。这个来自美国科罗拉多州的研究小组利用特制的溶液产生出完美的等离子体云团,并成功使其维持大约半秒钟。

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美国实验室中制造的“球形闪电”

在自然界中,人们发现球形闪电会悬浮在地面上空或穿过建筑,甚至是飞机的过道。但是由于球状闪电极其罕见,这就限制了科学家们对其开展有关研究工作。因此,美国空军学研究院的科学家们希望开发一种新的方法来帮助研究人员更好地理解这种奇特的自然现象。

有关这项研究工作的论文已经发表在近期出版的《物理化学学报》上。该项研究的第一作者麦克·林德赛(Mike Lindsay)表示:“我们一般使用球状闪电一词来描述几乎所有那些无法用自然界中通常所见那种闪电来描绘的闪电形式,如珠状闪电,或是所谓‘圣艾尔摩之火’,亦或是极光。这些并不是同一种现象,而是很多种不同的现象。”

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。科学界曾认为球状闪电是子虚乌有的现象,直到最近几十年才承认它的真实性。

8月7日15时许,河北省邯郸市永年县讲武乡张虎庄村遭遇疑似球形闪电。当时忽然白昼如夜,一个小时内,狂风大作骤降暴雨,暴风雨结束后约一个小时,一声震耳欲聋的巨响打破了张虎庄村的宁静。目击村民们称,巨响前曾看到不明物体坠落,形似“红球”,其所向之处多户村民家中的电器不同程度毁坏。据专家介绍,该“红球”应为出现频率极低的球形雷。

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。

辉光放电

根据一些报告,在1899年至1900年在科罗拉多斯普林斯停留期间,传奇的物理学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已经能够在其实验室中制造出球状闪电。但是他并没有留下足以让其他物理学家能复制其试验方法的记录或文献。

目击者声称他们看到的球状闪电大小会发生剧烈变化,维持的时间长短以及运动的路径都非常混乱和无规律。不过,也有人对研究组的实验有不同的看法。瑞利·菲利普斯(Rhys Phillips)是一名闪电研究工程师和科学播音员,他表示:“至少对我而言,我认为我们现在所讨论的并不是闪电的范畴。我们知道闪电是两点之间的快速放电,比如从空中的云团向地面放电,然而有关的文献并未给出类似这样的描述。”

传说物理学家尼古拉·特斯拉曾成功制造球形闪电

林德赛博士对这样的评论并无异议。在他们的研究组发表的论文中,他和同事们对先前已有的研究进展进行了描述,他们将其描述为是电解质溶液上方实现的“辉光放电”。而此次研究组进行的新实验继续沿用了此前一些早期试验的方法,但他们对这种方法进行了些许改进,目的是让产生的球状放电现象维持尽可能长的时间。

林德赛博士表示:“我并不认为我们制造的是闪电,尽管产生等离子云团的放电早期阶段现象与闪电拥有诸多相似之处。但事实上它们只是电弧,或者具体到本次实验当中,它们只是电解质溶液上方出现的电弧放电现象。随后发生的就是产生了一个等离子体云团。” 因此他说:“我会同意这样一种观点,那就是这并不是闪电,这两者之间存在差异。”

延长时间

实验小组使用高速摄像机对实验进行监测,他们发现增加电解质溶液的酸度将可以延长球状放电现象的维持时间。这样做的有意义的,因为这个制造出的球状闪电维持的时间越久,研究人员就有越多的时间能对其开展研究。

研究人员利用各种先进的监测设备对这个转瞬即逝的球状闪电的红外波段性质,它的密度以及内部结构随时间的改变等情况一一予以研究。研究的结果显示在这种球状闪电内部存在水汽和二氧化碳成分,另外还有其他一些目前还尚无法确认的成分。

尽管研究人员承认到目前为止,他们的这项实验是否具有代表性,或者说如果有代表性,这种代表性有多大仍然是一个“开放性的问题”。但研究组同意这样一种观点,即只有进一步延长这种球状闪电的寿命并对其开展更详尽的研究,才能最终找出这个问题的答案。

幽灵般的球形闪电是困扰物理学界多年的难题

林德赛博士说:“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。”他说:“它们之间有很多相似之处,并且毫无疑问它们与其他一些现象,如‘圣艾尔摩之火’或珠状闪电等现象之间存在着明显的差异,那些自然现象已经得到充分的研究和解释。”他告诉BBC记者说:“我们的研究工作证明仍然有延长其寿命的空间,目前我们正在做与之相关的工作。我们将要采购一批新的设备来达成那样的目标。”

编辑:夜樱
关键词: 球状闪电
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