人们一度怀疑球形闪电是否真实存在
在很长一段时间里,很多人都认为球形闪电不过是一种传说,但事实上,这种现象是真实存在的。
在2012年,一个研究小组正在中国青海高原地区开展常规的闪电监测工作。突然之间,一个直径约5米的球形闪电出现在科学家们面前。它发出耀眼的白色光芒,随后慢慢变成红色,持续几秒钟后最终消失。
这是人类首次在自然界对真实的球形闪电现象进行研究。科学家们采集到了这个明亮的球形闪电的光谱,他们试图通过分析了解这种神秘现象的真实面目。
分析结果显示球形闪电的光谱中指示的来源竟然是:土壤。在常规情况下,从暴雨云团指向地面的条带状闪电击中地面,它会蒸发掉土壤中的某些矿物。其中的一些含有一些硅酸盐化合物,而在某些极端情况下,它们会发生反应并产生硅丝物质。
这些硅丝物质的化学性质是极度活跃的,一旦产生后便会立即与空气中的氧气发生作用并燃烧,从而形成研究人员们所看到的明亮火球。
日落时分出现在太阳上方的“绿色闪光”
有时候,在太阳即将落山前的一瞬间,在太阳上方会出现一种明亮的绿色光芒。但这并非是太阳改变了颜色,而是一种海市蜃楼效应。
地球大气会将太阳发出的白色光分解成不同的色光,就像棱镜的作用一样:红色光波长较长,它受到的完全影响更大一些,随后依次是橘色,黄色,等等。由于红色光遭受的是最强烈的弯曲效应,因此看上去会感觉红光最早落入地平线,随后依次是橘色光,黄光和绿光。而那些跟在绿光后面波段的色光——蓝光,靛色光和紫色光则会受到大气分子的强烈散射,这也是为什么我们平常看到的天空是蓝色的缘故。但也正是由于这一原因,在日落时分最后一个能够被看到的色光应该就是绿色光。
在正常情况下这种色光之间的差异效应是非常微小的。要想让绿色光可见,还需要一种幻象效应,使得太阳看上去显得更大。在这种幻象效应作用下,太阳看上去会感觉在晃动,就像是水面的波纹。海平面上常常可以产生最佳条件,让人一睹这种奇异绿色闪光的景致。
1935年,通用电力公司的卡尔·麦凯克伦(Karl McEachron)从安装在纽约帝国大厦顶端的监视相机中发现了某种奇怪的现象:相机记录到一道闪电,但它的方向并非平常的闪电那样是从云端指向地面,而是相反,从帝国大厦指向雷暴云团。
气象学家们现在知道,大约每1000次闪电中就会出现一次向上方向的闪电。但尽管对这一现象已经开展了长达数十年的研究,但科学家们至今仍然不清楚其产生机制。
风暴摄影师汤姆·华纳(Tom Warner)目前正在美国南达科他矿业理工学院致力于对向上闪电具体成因机制的研究。他和其他研究人员已经证明存在着两种不同的向上闪电,但这两者的产生都需要有高层结构的存在,如高楼或是风力发电塔。
第一种向上闪电的发生首先需要在附近先发生一次常规的,从云层指向地面的雷击事件。这样一次雷击事件将导致电场紊乱,从而触发所谓“雷电先导”(lightning leader),这是一股正电荷或负电荷,它将迅速向上升起,指向雷暴云团中与其带有相反电荷的区域。
而第二种则不需要事先在附近发生过雷击的条件,而是可以自发地出现向上的雷击。自从2004年开始迷上这一现象之后,华纳已经研究并拍摄到数次这种罕见现象。为了获得珍贵的数据和图像,他会自己驾驶特制的飞机冲入暴雨云团。他说:“能够在如此近距离上经历暴风雨,甚至是在暴雨云团的内部驰骋,这感觉真的棒极了!这是巨大的挑战,需要你聚精会神。每次我驾机穿越暴雨云团,我都会再次确认,这里真的不适合飞行!”
1994年7月4日,人类首次拍摄到红色精灵现象的彩色照片 在暴雨云团上方极高空大气中,这里远离雷暴云系与地面之间放电产生的闪电现象。然而有时候这里却会出现一些幽灵般的红色闪光,长度可以从数十公里一直到上千公里。从远处看就像高空中悬浮着的植物卷须或是水母触手。
这种现象现在被称作“红色精灵”或“幽灵闪电”(sprites),一般只有在非常大型的雷暴云系中才会出现。英国巴斯大学的马丁·福尔克鲁格(Martin Fullekrug)表示:“这种现象强度极高。雷暴云系中必须产生某种非常特殊的闪光,但这种现象极其罕见。或许在1000次闪电过程中才会出现一次幽灵闪电现象。”
这样的闪电将从雷暴云系中带走大量电荷。只有一个延续长度很长,缓慢传播中的电流体系能够孕育出“红色精灵”,这样的条件只能出现在直径超过100公里以上的大型雷暴云系中。此前有关这种现象的记载极其罕见,不过随着相机价格的持续下降,人们拍摄到这种神秘红色闪光现象的报告也正呈现上升趋势。
一台普通的闭路电视加装质量较好的夜视相机偶尔就能记录到图像质量较差的红色精灵图像,而业余流星观测者们也为这一现象的观测数据积累作出很大的贡献。
福尔克鲁格说:“你可以用价值几百英镑的相机拍摄到低质量的红色精灵图像。经过一定指导后,每个人都能做到!”
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