@ 2019.06.01 , 11:00

俄科学家猜测,球形闪电或许就不带电只是光

球形闪电是未解的自然之谜。看起来有很多候选理论,虽说学术界数十年兴趣未减,但并没有哪种理论成为明显的赢家。

其中一个奇怪的猜想是,那些发光的球只是被困在稀薄空气泡泡内的光。现在有篇论文为该理论添加了新的技术细节,计算出了光泡可能具有怎样的物理参数。

几个世纪以来,人们曾经记录到,有葡萄柚大小的光球在地面以上的一小段距离内缓慢移动——它们通常出现在闪电风暴中,持续约10秒左右,然后无声地消失。

偶尔会带有一两个附加效果。据说有些光球可以穿过关着的窗户。其他还可能会爆炸,或者甚至在消失的时候留下硫磺的恶臭。

十多年前,俄罗斯科学院的Vladimir Torchigin得出的结论,我们称之为球状闪电的大气现象根本不是闪电,而是光子在他们自己制造的气泡内反复弹射。

然而,无论球形闪电到底是什么东西,它的历史都很肯定长过人类最初的目击者报告。将神话与事实区分开来并不容易。今天,研究人员谨慎乐观地认为,大量目击报告可能存在一些问题。

在20世纪70年代,球形闪电研究员Stanley Singer认为,任何成功的模型都必须考虑到三个基本特征:球形闪电的持续时间、在空中悬浮的状态和突然消失。

几年前,据称中国的研究人员记录到了一起球形闪电事件,且闪电击中地面后,为研究人员提供了电磁波谱的数据。

坎特伯雷大学工程师John Abrahamson提出了自己的理论,他说这种空气泡可能是汽化的地面物质被空气冲击波推升的结果。

其他人则认为可以想象一下离子云相互排斥的电荷聚集在绝缘体(如玻璃板)上,这一模型可以为解释其存在时间,以及漂移和“弹跳”运动的理论提供基础。

Torchigin的想法非常简单,同时也是推测性的。球形闪电与带电离子无关,与我们大气层内明亮闪光所产生的强烈光子阵雨有关。

由于任何粒子都吸收并发射电磁辐射,因此存在被称为亚伯拉罕—洛伦兹力的反冲现象。理论上讲,雷电发出的光线会使空气粒子吸收和发出电磁辐射时振动。

在大多数情况下,这种力量并不是那么令人印象深刻,甚至Torchigin也承认,“对于通常的光强度,这些力非常微小,且可以被正确地忽略”。

但雷电引发的极端闪光并不是通常的光子。更重要的是,在适当的条件下,这类光学力量可能会被放大。

根据Torchigin的说法,“正确的条件”包括出现一层薄薄的空气膜,将光线折射回自身。

薄薄的空气——像是肥皂泡的膜——可以有效地将光线聚焦,增强光线足以将空气粒子推入边界并产生长寿命的气泡,同时将光子聚焦几秒钟。

并非所有球状闪电“胚胎”都能成功现世,大多数因缺少光线或足够封闭的外壳而立即化为泡影。但那些成功者看起来极为壮观。

多年来,Vladimir和他的同事Alexander Torchigin用数十篇论文来完善这一思想。

Vladimir最近把猜想与物理模型相结合,以确定产生合适折射率所需的光密度和气压。它可能还无法解释球形闪电某些暴烈的结局,或像中国科学家记录到的光谱,或甚至是含硫的气味。

但它确实提供了可通过实验测量的物理量,通过设计实验可以排除他们的假设,或者给予支持。

在我们就这些怪异的、发光球体背后的机制达成共识之前,俄罗斯人的理论仍是有趣的竞争者之一。

该研究发表在Optik上。

本文译自 sciencealert,由 majer 编辑发布。

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