球狀閃電

球狀閃電是一種自然現象，屬於閃電的一種。球狀閃電雖然通常與雷暴有關，但持續時間比閃電更久。許多早期的報告指出，球狀閃電最終都會爆炸，有時具有致命的後果，並留下硫的氣味。

此條目頁的主題是自然現象。關於劉慈欣所作，發表於2004年6月《科幻世界·星雲》的長篇小說，請見「球狀閃電 (小說)」。

1901年關於球狀閃電的畫像

直到1960年代，雖然世界各地出現許多報告，多數科學家認為球閃電不是一個真實的現象，而是都市傳說^[1]。實驗室可以產生視覺上類似於球狀閃電的效果，但是其與球狀閃電關係仍然不清楚。

科學家提出許多假設解釋球狀閃電。因為球狀閃電的不頻繁和不可預測性，科學數據很少。球狀閃電的存在取決於公眾目擊報告，由於其不一致性和缺乏可靠的數據，球狀閃電是否存在仍然未知^[2]。

現象

目前對於球狀閃電的相關資訊少、而且多有爭論，能歸納的現象有如下幾點，多與降雨有關：

• 球狀閃電呈球形，也有部分接近球形。
• 球狀閃電於空中漂浮，直徑由十五至四十厘米不等。
• 球狀閃電的高溫能把周圍樹木烤焦。
• 球狀閃電的閃光為紅色或黃色。
• 球狀閃電存在時間短，一般為幾秒，特別的可長達幾分鐘。
• 曾經有球狀閃電進入室內的報導。

原理

一直以來，球狀閃電形成的原因尚未有確切的解釋。2012年6月，甘肅省蘭州市的中國科學家在青海省一個雷暴天氣中繪製輻射地圖時，拍到一個發光球，被認為就是在雷暴天氣出現的球狀閃電。它的影片和光譜，被認為是迄今為止自然界球狀閃電的首次科學記錄。而這項研究的詳細內容，已經發表在2014年1月出版的《物理學評論快報》上。^[3][4][5]

聖艾爾摩之火常被誤會為球狀閃電同類型事物，但實際成因不同：雖然二者都是常在大雨（尤其是雷雨）中發生的自然現象，但是聖艾爾摩之火是低溫的冷光現象，不會破壞周遭事物。

以下是一些對其成因的假說：

• 有人認為在發生枝狀閃電時，由於閃電通道裏的空氣溫度很高，使空氣中的水汽分解為氧和氫，在特殊情況下，閃電通道分裂成數塊。如是，把閃電通道附近的空氣分裂成一團團含氫和氧的氣團，形成連珠閃電，待枝狀閃電停止以後，球狀閃電溫度降低，氫和氧重新化合，在化合過程中釋放出能量，在釋放能量的同時產生了光。有時候這種釋放能量的現象是用爆炸的方式表現出來，便產生了球狀閃電。

• 傳統理論認為它是一種旋渦狀高溫等離子體，利用內部高速旋轉造成的向心力與外部大氣壓力達到平衡來維持了較長時間的穩定性。還有人認為它是利用高溫混合氣體之間的化學反應維持了能量的穩定。

• 邁射-孤立子理論認為球狀閃電是由體積約為若干立方米的大氣邁射所引起的。邁射相當於能量低得多的激光，在空氣體積很大時，邁射會產生局部電場即孤立子，從而導致看得見的球狀閃電。

• 巴西伯南布哥聯合大學的研究人員Antnio Pavo和Gerson Paiva聲稱他們證實了汽化矽假說^[6]：二氧化矽經閃電的衝擊，其中的氧與碳結合而矽被汽化成純矽，形成短暫性的球體。汽化矽與空氣中的氧氣再結合時產生熱量，使球體發白光。

• 奧地利因斯布魯克大學的物理學家Joseph Peer和Alexander Kendl聲稱頻繁發生的閃電可能致使磁場強大到使人產生類似幻覺，而猜測或許能用來解釋球狀閃電的現象。^[7]

• 經由玻璃中的自由電子產生^[8][9]。

案例

1989年4月4日0時許，中國湖南省邵陽市隆回縣桃花坪鄉一所平房被罕見「球雷」入室飛舞，3人死亡。^[10]

延伸閱讀

• Barry, James Dale. Ball Lightning and Bead Lightning. New York: Plenum Press. 1980. ISBN 978-0-306-40272-2.
• Cade, Cecil Maxwell; Delphine Davis. The Taming of the Thunderbolts. New York: Abelard-Schuman Limited. 1969. ISBN 978-0-200-71531-7.
• Coleman, Peter F. Great Balls of Fire—A Unified Theory of Ball Lightning, UFOs, Tunguska and other Anomalous Lights. Christchurch, NZ: Fireshine Press. 2004. ISBN 978-1-4116-1276-1.
• Coleman, P. F. 2006, J. Sci. Expl., Vol. 20, No. 2, 215–238.
• Golde, R. H. Lightning. Bristol: John Wright and Sons Limited. 1977. ISBN 978-0-12-287802-2.
• Golde, R. H. Lightning Volume 1 Physics of Lightning. Academic Press. 1977.
• Seward, Clint. Ball Lightning Explanation Leading to Clean Energy. 2011. ISBN 978-1-4583-7373-1.
• Stenhoff, Mark. Ball Lightning – An Unsolved Problem in Atmospheric Physics. Kluwer Academic/Plenum Publishers. 1999. ISBN 978-0-306-46150-7.
• Uman, Martin A. Lightning. Dover Publications. 1984. ISBN 978-0-486-25237-7.
• Viemeister, Peter E. The Lightning Book. Cambridge: MIT Press. 1972. ISBN 978-0-262-22017-0.

參考資料

注釋

1. How Stuff Works entry （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Retrieved 21 January 2014.
2. Anna Salleh. Ball lightning bamboozles physicist. 35.2772;149.1292: Abc.net.au. 2008-03-20 [21 January 2014]. （原始內容存檔於2019-01-13）.
3. 我國研究人員首次拍攝到神秘球狀閃電 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2014-02-03.北京日報17版（最下方） 2014年1月29日
4. 中國科學家首次拍到球狀閃電：在地上穿行15米 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 騰訊新聞（轉自北京日報） 2014年1月29日
5. Cen, Jianyong; Yuan, Ping; Xue, Simin. Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning. Physical Review Letters. 2014-01-17, 112 (3). doi:10.1103/PhysRevLett.112.035001.
6. 球狀閃電之謎已解？　巴西研究人員公佈實驗成果-EDA/IC設計-電子工程專輯. [2019-06-18]. （原始內容存檔於2017-10-27）.
7. 球状闪电可能是磁场幻觉所致. [2019-06-18]. （原始內容存檔於2019-05-25）.
8. 科學家揭開球形閃電秘密. [2012-10-21]. （原始內容存檔於2012-10-15）.
9. Scientists uncover mystery of ball lightning. [2012-10-21]. （原始內容存檔於2012-10-22）.
10. 球雷深夜入室 擊斃三人. 華僑日報第二版. 1989年5月17日.（繁體中文）

外部連結