球状闪电 :刘慈欣所著科幻小说

更新时间:2023-08-15 17:34

《球状闪电》是由中国科幻作家刘慈欣所著的长篇科幻小说,创作于2001年,2004年6月以《科幻世界·星云Ⅱ》的方式发行,2005年6月由四川科学技术出版社以单行本出版。小说以球状闪电为中心展开,描述了一个历经球状闪电的男主角对其历尽艰辛的研究历程,向读者展现了一个独特、神秘而离奇的世界。2018年8月14日,刘慈欣2005年出版的长篇科幻小说《球状闪电》的英文版由Joel Martinsen翻译,由Tor Books在美国出版发行。

现象

对于球状闪电的相关信息少,而且多有争论,能归纳的现象仅如下几点,多与降雨有关:

1.球状闪电呈球形,也有部分接近球形。

2.球状闪电于空中飘浮,直径从15到40厘米不等。

3.球状闪电的高温能把周围树木烤焦。

4.球状闪电的闪光常为红色或黄色。

5.球状闪电存在时间短,一般为几秒,个别的可达几分钟。

6.球状闪电可以进入室内。

特点

大小

球状闪电直径从15~40厘米不等,但也有人称曾见过直径1~2厘米和5~10米大小的球状闪电。其能以固定的频率改变其直径大小,可逐渐衰弱变小,爆炸可使其体积增加并使其终结。能靠分解或重组改变大小。

形状

大部分报道为球形或卵形,还有扁长方形、立方体、圆环状、哑铃形、云雾形、圆柱形、子弹形、雪茄形、锥形、透镜形、盾形和螺旋形等。

颜色

两种最常见的颜色是白色和橘黄色,其他较常见的是红、蓝、黄、绿和紫色,银色和黑色很少见。有些球状闪电会变色。

速度

可从静止到难以想象的高速(每小时2万多公里,但这种情况不是在雷暴中),一般速度约为每秒5米,即每小时18公里。

结构

似乎是某种等离子体南岳云雾茶状物质,有的球状闪电中心是透明的,有的是中空的,或根本没有明显的固定结构,有些球状闪电似乎处在动态变化之中。

运动性

有时是静止的。大部分为直线运动,有些是在一静止位置旋转,有些是不停地转动,有些是按明显的复杂路径来运行的。

寿命

球状闪电一般会持续几秒钟,有些可长达1分钟及以上。

行为

有些会模仿周围的物体运动,有些直冲大地。有些球状闪电似乎在“调查”其他物体。大部分被引向金属性或磁性物体,会发生强烈碰撞,有时会造成很大损伤。闪电球会跳动、分解、重组、衰减、爆炸或同时发生这些变化。

声音

极少情况会形成噼里啪啦或嘶嘶的声音。消失时会产生爆炸。

温度

球状闪电的高温能把周围树木烤焦,偶尔也有人类因球状闪电受伤死亡的案例。

亮度

球状闪电一般都像路灯一样亮。它们有时白天即可见到。

发生

它们通常发生在雷暴之时,但极少也会发生在之前或之后。大多数的球状闪电都伴随着普通闪电——盘旋着待机而发,但有时它们也像普通闪电一样从云端直击大地。

原理研究史

一直以来,球状闪电形成的原因尚未有确切的解释。2012年6月,兰州市的中国科学家在青海省一个雷暴天气中绘制辐射地图时,拍到一个发光球,被认为就是在雷暴天气出现的球状闪电。它的视频和光谱,被认为是迄今为止自然界球状闪电的首次科学记录。而这项研究的详细内容,已经发表在2014年1月出版的《物理学评论快报》上。

圣艾尔摩之火常被误会为球状闪电同类型事物,但实际成因不同:虽然二者都是常在大雨(尤其是雷雨)中发生的自然现象,但是圣艾尔摩之火是低温的冷光现象,不会破坏周遭事物。

以下是一些对其成因的假说:

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、阴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,科罗拉多州美国空军学院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。”

与闪电的区别

球形闪电又称电光火球。球形闪电是与电磁场有关的等离子态发光球。天然闪电又叫雷电。最常见的雷电形式是线状闪电,其形状犹如倒悬于空中的纵横枝叉,又像是地图上一条支流众多的河流。另外,雷电中还有较少见到的串珠状闪电。电光火球的寿命一般为几秒,个别的可长达几分钟。而普通枝状闪电的寿命不到1秒。

电光火球是定域于适当的磁场位形空间和速度空间的等离子体,它从周围获得能量,等离子区的直径取决于外部场的频率,因此产生谐振。

利用

实现受控热核聚变反应最关键的问题在于保持高温等离子体的相干性,将其约束在一定的磁场位形空间和速度空间内,使它具有一定的稳定性。由于电光火球被认为可以有效地约束不稳定质体,以至于在实现受控核聚变的国际竞争中具有举足轻重的地位,揭开电光火球之谜有助于找到人体自燃等现象的真实原因。而更多的科学家认为,研究球形闪电最直接的作用是有助于找到高效、清洁的新能源。所以现代有许多等离子体物理学家醉心于研究电光火球。

危害预防

危害

球状闪电是一种危害较大的闪电。

球状闪电是闪电形态的一种,亦称之为球闪,民间则常称之为滚地雷。球状闪电的平均直径为25厘米,大多数在10~100厘米之间,小的只有0.5厘米,最大的直径达数米。球状闪电偶尔也有环状或中心向外延伸的蓝色光晕,发出火花或射线。颜色常见的为橙红色或红色,当它以特别明亮并使人目眩的强光出现时,也可看到黄、蓝、绿和紫色。其寿命通常只有1~5秒,最长的可达数分钟。

球状闪电具有破坏力。它既可以破坏玻璃窗,也能使墙壁的外层剥落。它也曾造成人和动物的伤亡,但由于资料不足,未能了解致死的真正原因。没有证据显示球状闪电会破坏树木,球状闪电会破坏树木,并且是高温破坏,球状闪电从树中间落下,可以将树木一分为二,出现光滑的横切面,且成焦炭状,但是不会引起明火,只产生少量高温水烟雾,降落过程,不会因为切割树木速度变快或者变慢,光球只有在接触地面时,才会消失,核心纯白高亮,外围呈现火红状。球状闪电几乎无法被破坏,有人曾用步枪射中过球状闪电,但是无效。

球状闪电的行走路线,一般是从高空直接下降,接近地面时突然改向作水平移动;有的突然在地面出现,弯曲前进;也有沿着地表滚动并迅速旋转的;运动速度常为每秒1~2米。它可以穿过门窗,常见的是穿过烟囱后进入建筑物,它甚至可以在导线上滑动,有时还发出“嗡嗡”响声。多数火球无声消失,有的在消失时有爆炸声,可以造成破坏,甚至使建筑物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物后即发生惊人的爆炸,产生刺鼻的气味,造成伤亡、火灾等事故。

科学家推测,球状闪电是一种气体的漩涡产生于闪电通路的急转弯处,是一团带有高电荷的气体混合物,主要由氧、氮、氢以及少量的H₂O组成。通常发生在枝状闪电之后,似乎枝状闪电是产生球状闪电的必要条件。球状闪电较为罕见,因而研究它十分困难,仍然是自然界中的一个谜团。

容易形成球状闪电的环境

1.雷雨天气,大片的雷雨云可以将地电流拉向地面。有不充分雷击时更容易产生球状闪电。

2.潮湿、密度大或有粉尘的空气,并且相对稳定。致使电离空气时更容易进行。

3.最好有一段特殊的导体,它能把地电从大地导出,而又不容易和云电产生回路。

4.有一块相对干燥的区域,因为球状闪电形成之后只对导体发生作用,致使产生的球状闪电不会很快消失。

预防

雷雨天气常常会产生强烈的放电现象,如果放电击中人员、建筑物或各种设备,常会造成人员伤亡和经济损失。

应急要点:

注意关闭门窗,室内人员应远离门窗、水管、煤气管等金属物体。

关闭家用电器,拔掉电源插头,防止雷电从电源线入侵。

在室外时,要及时躲避,不要在空旷的野外停留。在空旷的野外无处躲避时,应尽量寻找低洼之处(如土坑)藏身,或者立即下蹲,降低身体的高度。

远离孤立的大树、高塔、电线杆、广告牌。

立即停止室外游泳、划船、钓鱼等水上活动。

如多人共处室外,相互之间不要挤靠,以防被雷击中后电流互相传导。

如果遇到飘浮的“火球”,轻轻避开它,并避免引起空气流动,千万不要去碰触。

专家提示:

高大建筑物上必须安装避雷装置,防御雷击灾害。

在户外不要使用手机。

对被雷击中人员,应立即采取心肺复苏术抢救。

雷雨天尽量少洗澡,太阳能热水器用户切忌洗澡。

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