星期日, 8月 25

美研究人員實驗室成功製造球狀閃電

        據英國廣播公司(BBC)網站報導,美國的研究人員表示他們已經找到一種更加有效的方法,可以在實驗室環境下產生一種類似球狀閃電的放電現象。這個來自美國科羅拉多州的研究小組利用特製的溶液產生出完美的等離子體雲團,並成功使其維持大約半秒鐘。


  在自然界中,人們發現球形閃電會懸浮在地面上空或穿過建築,甚至是飛機的過道。但是由於球狀閃電極其罕見,這就限制了科學家們對其開展有關研究工作。因此,美國空軍學研究院的科學家們希望開發一種新的方法來幫助研究人員更好地理解這種奇特的自然現象。

  有關這項研究工作的論文已經發表在近期出版的《物理化學學報》上。該項研究的第一作者麥克·林德賽(Mike Lindsay)表示:“我們一般使用球狀閃電一詞來描述幾乎所有那些無法用自然界中通常所見那種閃電來描繪的閃電形式,如珠狀閃電,或是所謂'聖艾爾摩之火',亦或是極光。這些並不是同一種現象,而是很多種不同的現象。”

  輝光放電

  根據一些報告,在1899年至1900年在科羅拉多斯普林斯停留期間,傳奇的物理學家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已經能夠在其實驗室中製造出球狀閃電。但如果他當時真的已經實現了這樣的技術,那麼他並沒有留下足以讓其他物理學家能複制其試驗方法的記錄或文獻。

  目擊者聲稱他們看到的球狀閃電大小會發生劇烈變化,維持的時間長短以及運動的路徑都非常混亂和無規律。不過,也有人對研究組的實驗有不同的看法。瑞利·菲利普斯(Rhys Phillips)是一名閃電研究工程師和科學播音員,他表示:“至少對我而言,我認為我們現在所討論的並不是閃電的範疇。我們知道閃電是兩點之間的快速放電,比如從空中的雲團向地面放電,然而有關的文獻並未給出類似這樣的描述。”

  林德賽博士對這樣的評論並無異議。在他們的研究組發表的論文中,他和同事們對先前已有的研究進展進行了描述,他們將其描述為是電解質溶液上方實現的“輝光放電”。而此次研究組進行的新實驗繼續沿用了此前一些早期試驗的方法,但他們對這種方法進行了些許改進,目的是讓產生的球狀放電現象維持盡可能長的時間。

  林德賽博士表示:“我並不認為我們製造的是閃電,儘管產生等離子云團的放電早期階段現象與閃電擁有諸多相似之處。但事實上它們只是電弧,或者俱體到本次實驗當中,它們只是電解質溶液上方出現的電弧放電現象。隨後發生的就是產生了一個等離子體雲團。” 因此他說:“我會同意這樣一種觀點,那就是這並不是閃電,這兩者之間存在差異。”

  延長時間

  實驗小組使用高速攝像機對實驗進行監測,他們發現增加電解質溶液的酸度將可以延長球狀放電現象的維持時間。這樣做的有意義的,因為這個製造出的球狀閃電維持的時間越久,研究人員就有越多的時間能對其開展研究。


  研究人員利用各種先進的監測設備對這個轉瞬即逝的球狀閃電的紅外波段性質,它的密度以及內部結構隨時間的改變等情況一一予以研究。研究的結果顯示在這種球狀閃電內部存在水汽和二氧化碳成分,另外還有其他一些目前還尚無法確認的成分。

  儘管研究人員承認到目前為止,他們的這項實驗是否具有代表性,或者說如果有代表性,這種代表性有多大仍然是一個“開放性的問題”。但研究組同意這樣一種觀點,即只有進一步延長這種球狀閃電的壽命並對其開展更詳盡的研究,才能最終找出這個問題的答案。

  林德賽博士說:“我需要保持誠實:我們並不確定我們在實驗中所產生的就一定是人們所說的球狀閃電現象。”他說:“它們之間有很多相似之處,並且毫無疑問它們與其他一些現象,如'聖艾爾摩之火'或珠狀閃電等現象之間存在著明顯的差異,那些自然現像已經得到充分的研究和解釋。”他告訴BBC記者說:“我們的研究工作證明仍然有延長其壽命的空間,目前我們正在做與之相關的工作。我們將要採購一批新的設備來達成那樣的目標。”
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