流星劃破黑夜的寂靜
1938年8月6日，飛行員卡謝耶夫在鄂木斯克上空看到一顆明亮的橙黃色流星，“它飛到半途中時，傳來了刺耳的‘吱吱嘎嘎’的響聲，好像一顆缺油的車軸在幹轉”。
有趣的是，著名的通古斯隕星和錫霍特阿林隕星隕落時，許多目擊者都聽到了類似群鳥飛行的嘈雜聲音和蜂群鼓翅的嗡嗡聲。這些不尋常的聲音在被人們聽到之前都走過了大約50～200千米的一段距離，最多的可達到420千米，“正常的”聲音大約要經過21分鍾才能傳送到，實際上，等不到它們到達我們的耳邊，就會在路途衰減乃至消失了。可奇怪的是，在許多情形下，電聲流星的“信號”甚至還要早於流星本身而率先出現。目擊者們往往都是聽到聲音之後，循聲望去，才看見空中出現了流星。
目擊者們對流星之聲的描述也是形形色色，甚至是千奇百怪的—嗡嗡聲、沙沙聲、啾啾聲、轆轆聲、刺刺聲、淙淙聲、沸水聲、子彈炮彈火箭飛過時的嘯聲、驚鳥飛起的撲棱聲、群鳥飛起的拍翅聲、電焊時的噗噗聲、火藥燃燒時的哧哧聲、劈劈啪啪的響聲、氣流的衝擊聲、鋼板淬火和枯枝折斷時的聲響……最叫人感到難以理解的是：有些人能夠聽到流星的聲音，而另外一些人則什麼都沒聽到。例如1934年2月1日一顆流星飛臨德國時，25個目擊者中由10個在流星出現的同時聽到了啾啾聲，其餘的人則稱流星是“無聲”的。還有一則報道說，1950年10月4日，在美國密蘇裏州出現流星時，隻有孩子們才聽到了流星飛過時發出的嘯叫聲。簡直令人不可思議！盡管科學家們都承認電聲流星現象是客觀存在的不可否認的事實，但其秘密至今沒有解開。有些專家認為，所有這一切的謎底就在於流星飛行時所發出的電磁波。這些電磁波以光速傳播，有些人的耳朵能過以某種我們目前還不知道的方式把這種電磁振蕩轉換成聲音，轉換的方式因人而異，各人聽到的聲音自然也不相同。可是對另外許多人來說，就完全沒有這種“耳福”了。科學家曾做過一個試驗，使用大功率的高頻發射機從300米外向受試者發射高頻電波，結果他們都聽到了嗡嗡聲、彈指聲和敲打聲。但受試者強調說，這些聲音仿佛是從“頭裏麵”發出來的，然而電聲流星的聲音卻是有著明確的“外來性”，並差不多正常的耳朵都能夠感受到。這表明電磁波假說也有難以自圓其說之處，可見要揭示此奧秘的成因並非易事。流星之聲的形成機製究竟如何，至今仍是一個謎。
8．與地震相似的太空星震
星震被看作是中子星外殼的撕裂現象，與地球上發生的地震頗為相似。1976年11月6日，科學家們觀測並記錄到火星上發生的一次3級左右的星震。科學家們在經過對火星星震史研究分析後說，火星星震記錄的波形與地球地震記錄的波形圖相似，這表明火星地殼的結構及其震波和在其中傳播的條件，與地球十分相似。無獨有偶，1979年3月5日，一股噴射而出的伽馬射線突然襲擊了太陽係。天文學家們對它的成因感到困惑不解。1999年，天文學家將這些星震現象確定是由來自於中子星的伽馬射線和X射線引起的。不過，這些強大爆裂的原因一直是一個謎。最近，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的約翰·米德迪特及其小組發現，對於一種稱為脈衝星的特殊旋轉磁中子星來說，下一次發生星震的時間與上一次星震的規模是成比例的。
美國科學家鄧肯和湯普森經過研究，做出了一種猜測性的解釋：宇宙中存在著一種稱做“磁星”的新星，其密度極大，而且堅硬的外殼包裹著一個奇異的液體核。更重要的是，這顆磁星具有強大的磁場，而磁場的運動又將磁星表麵加熱，直到達到極大壓力，磁星破裂。結論是：這就是星震，它引發伽馬射線襲擊宇宙。
全世界的幾顆人造衛星和望遠鏡觀測到這次來自SGR1806-20表麵的爆炸，這顆中子星在距地球5萬光年以外的地方。而爆炸噴射出的能量非常巨大，在1/10秒的時間釋放出的能量是太陽在15萬年釋放能量的總和。
結合來自美國宇航局羅斯X射線定時探測器的數據，一組天文學家已經確定這次星震現象。這次快速的震動開始於星震後3分鍾，10分鍾後結束，其頻率是94。5赫茲。專家稱這一頻率接近與鋼琴的22鍵的音調，相當於F調。
正如同地質學家利用地震的震波來研究地球內部結構一樣，天體物理學家可以利用X射線來研究遙遠的中子星結構。這次爆炸就如同用大捶敲擊中子星一下，而後中子星象鍾一樣產生回響。
在重力的吸引下，中子星上麵會形成一個10至100米厚的堆積層。堆積層主要由氦構成，在溫度及壓力的作用下，這些堆積層會發生核聚變。當氦聚變為碳或其它重物質時，會釋放出大量能量及強烈的X射線。在中子星上這種爆發通常每天都會發生幾次，每次會持續幾秒。當一顆巨大星球的核燃料耗盡後就開始坍塌，在它自身重力的作用下，星球核坍塌成一個密度很高的中子星，或者坍塌成一個密度更高的黑洞。
中子星內部的物質結合是如此緊密，以至於電子都被擠進了原子核中，開始同質子反應以形成中子，這種純中子密度非常高，一湯勺的大小物質就相當於地球上的數十億噸的重量。而同太陽質量大小的中子星大小大概隻有直徑16公裏。
中子星的地質構造包括一個堅硬的外殼和一個超流體的內核。但是具體的結構並不清楚，例如在核裏麵是否包括一種被稱為奇異誇克的外來粒子呢？而星震卻給我們提供了了解的機會。
9．大氣壓的周期漲落——大氣潮汐
由月球的引力作用，以及太陽的引力和熱力作用所引起的大氣壓的周期性漲落現象。地球上最接近太陽或月球的一邊，比遠離這些星球的另一邊所受到的引力要大，因此，每當地球繞地軸轉動一周時，地球上任一指定地點，都交替地外於較強和較弱的引力作用之下。與此同時，地球上的物體，還因地球相對太陽或月球運動而受到一個均勻的慣性離心力的作用，它和引力的合力，稱為引潮力，也叫起潮力(見海洋潮汐)。地球上麵向或背向太陽或月球的位置，引潮力最強，因而出現漲潮或高潮；在這兩個位置最中間的地帶，引潮力最弱，出現落潮或低潮。所以地球每自轉一周，任一指定地點無論大氣或海洋，都因為受到這種引潮力的作用而出現兩次漲潮和兩次落潮，它們的周期都為地球自轉周期的一半。
分析地麵上大氣潮汐的氣壓觀測資料發現，氣壓變化可以分解成周期為8、12和24小時等調和分量，其中半日周期的調和分量最為顯著。由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮，其氣壓變化的半日周期分量最有規律性，而且得到很仔細的研究。太陽潮的振幅在赤道附近最大(約1.2百帕)，逐漸向兩極減小；極區的振幅最小，且比較均勻(約0.1百帕)；在中緯度地帶，其經向梯度最大。令人驚異的事實是﹕在高緯地區，不同經度的氣壓極值出現在同一世界時；而在中緯度和低緯度地區，這些極值出現在同一地方時。由月球引起的大氣潮汐稱太陰潮，其氣壓變化的半日周期分量的振幅比太陽潮同一分量的振幅至少小一個數量級。太陰潮在赤道約為0.08百帕，在緯度30處約為0.02百帕。要分析這樣小的振幅，必須應用更精細的統計方法。
1687年I.牛頓在他的《自然哲學的數學原理》一書中首先解釋了海洋潮汐現象，同時指出：引潮力同樣會影響大氣，就像它影響海洋一樣。因此，大氣潮汐的概念可以說是牛頓第一個提出來的。由於月球離地球近，太陽離地球遠，月球引潮力和太陽引潮力的比為11：5，因此對海洋而言，太陰潮比太陽潮顯著。當時令人費解的是，為什麼在大氣裏覺察不到太陰潮。1799～1830年，P.-S.拉普拉斯對潮汐現象進行了大量研究。他首先建立了海洋和大氣潮汐的動力理論，並且認為大氣中的氣壓半日振湯，不是由於潮汐力，而是由於太陽的熱力作用所引起的。但他未能說明為什麼會出現這種半日振湯比全日振湯強許多倍的現象。1882年，開爾文從氣壓變化的諧譜分析出發，提出了共振理論。他認為在大氣的自由振湯中，可能有一個比較接近於12小時的振湯周期。由於共振，溫度的半日振湯被放大，使它的氣壓反應比周期為24小時的更為強烈。因此，雖然周期為半日的引潮力很小，但由於熱力作用所激發的半日周期氣壓分波，卻遠較全日分波為大。隨後，J.W.S.瑞利研究了大氣的自由振湯周期，發現大氣有周期為23.8小時和13.7小時的兩種振湯，因而無法證明開爾文的共振理論。後來，H.蘭姆、S.查普曼和G.I.泰勒對大氣振湯問題作了詳細的討論，求得相應的自由振湯周期是10.5小時。1937年，C.L.皮克利斯采用五層大氣模式，證明了大氣中有周期為10.5小時和12小時的自由振湯。現代的潮汐理論，不是從開爾文的單純溫度共振出發，而是建立在同時考慮大氣動力和熱力因子的較複雜的流體力學方程組基礎上的理論，它包括了太陽熱力的重要影響，故稱為現代動力理論。它可以解釋太陽和太陰半日周期的氣壓振湯，以及太陽半日周期分量大於其全日周期分量的事實。
許多研究結果指出，大氣潮汐不僅在氣壓場上有反映，而且在大氣風場、地球磁場等方麵也有反映。在對流層、平流層、中層和電離層中都有大氣潮汐現象，而且在高層和高緯度地區分別比低層和低緯度地區更加明顯。
10．特殊的大氣放電現象——紅色精靈
紅色精靈
從1886年最早發現紅色精靈到以後的100年間沒有任何的文字圖像資料證明這種壯觀的大氣閃光現象形成的原因，直到1989年7月時任明尼蘇達綜合大學的物理學教授JohnR.才記錄了紅色精靈的影象，從此揭開了蒙在紅色精靈臉上100多年的神秘麵紗。
紅色精靈和藍色噴流是一種伴隨雷暴發生時的一種特殊的大氣放電現象，通常發生在雷雨雲層頂離地麵約三十到九十公裏的高空。紅色精靈上半部是紅色，底部則漸漸轉變為藍色，寬度約在五到十公裏內，可持續約數毫秒到一百毫秒的時間。由於這些發光體的顏色是紅色，且在空中出現的時間不到三十分之一秒，有如鬼魅一般難以捉摸，所以科學家稱它們為“紅色精靈”。
藍色噴流是美國阿拉斯加大學教授WESCOTT等人，一九九四年夏天用飛機進行紅色精靈觀測時意外發現的，形狀很像是從噴嘴高速射出的噴流，所以被命名為藍色噴流。除了它的顏色是藍色之外，藍色噴流持續發光平均時間約零點三秒，比紅色精靈要長約二十倍，另外藍色噴流可以很明顯看出發光的噴流從雲層中間向高空噴出，與紅色精靈是在高空發光，沒有噴射現象完全不同紅色精靈中還有一種特殊的類型就是淘氣精靈[有譯文翻譯為頑皮精靈或矮子]就如同紅色精靈一樣，是一種由閃電所引發的高空發光的現象，它具有火紅色、向外擴張的圈圈環形。其成因是雲對地閃電所發出的電磁脈衝，傳遞到電離層的底部後，加熱該處的分子並使它們發出紅色輝光。更精確地說，這種強烈的電磁脈衝是以雲對地閃電為中心，以光速傳遞的電波。當這個電磁脈衝向上傳遞的部分(圓殼部分)傳到約為75至100公裏的高度時，電磁波的電場加速電子，這些被加速後的電子會撞擊空氣分子並將其提升至可以發光的激發狀態。因而產生了以球殼和臨界層之交點為軸心，向外擴張的圈圈狀光環。
紅色精靈和藍色噴流最早是在1886年被發現，但一直沒有明確的資料證明與雷暴和閃電的關係。直到1989年7月6日時任明尼蘇達綜合大學的物理學教授JohnR.利用一台低光度攝影機記錄了一道跳躍的火焰。在回放時他和他的兩名研究生驚訝的發現在圖象中有兩個巨型的閃光出現在北明尼蘇達的天空上。之後他們很快的證明了紅色精靈和藍色噴流是在雷雲之上的一種特殊的閃電，也揭開了紅色精靈和藍色噴流近一個世紀的神秘麵紗。
“紅色精靈”是近年來所發現數種由閃電所引發的中高空發光現象之一，其可能的成因簡示如下：一般閃電是源自帶著負電荷的雲層底部，並向下落至地表。偶爾，閃電是源自雲層頂端積蓄的大量正電荷，因此閃電發生後，電離層和雲層頂有著很強大的電場，因此吸引著電子向上移動。在移動的過程中會和氣體分子碰撞，如果產生的電場夠強而且周圍的空氣夠稀薄，在和空氣分子撞擊之前，電子可以獲得相當高的能量，當電子撞擊空氣分子，會把它們撞到激發狀態，讓分子發出輝光，產生紅色精靈這種高空短暫發光現象。理論上，這種現象發生於40至90公裏的高空中。最亮的紅色精靈人類的肉眼就可以看見，但長久以來並不為人們所知，追究其原因在於它是發生在極端明亮的雲對地閃電之後，因此上述的現象並不會特別引起科學家們的注意。紅色精靈發光的時間通常持續不到三十分之一秒，亮度通常也不很明亮，出現的機會相當低，因此，科學家必須使用高感光度的攝影機，持續對雷雨雲的上空錄像，才能紀錄到這種高空短暫發光現象。1994年Sentman和Wescott第一次記錄到‘藍色噴流’這種怪異的現象，他們是飛機在高空中飛越強烈的風暴之上，為捕捉紅色精靈期間利用高靈敏度的照相機意外拍攝到的。由這些照片可以得知這種光以秒速120公裏自雲層頂端向上噴出，目前研究學者們正致力於找出可完整的解釋其成因的理論。
國際上已經有超過20個組織和團體在世界不同的地方研究紅色精靈這一現象，除著名的NASA和明尼蘇達大學外位於美國科羅拉多州的Sky-Fire公司在大氣物理研究和對紅色精靈的研究也卓有成就，Sky-Fire公司對紅色精靈和藍色噴流有著大量和細致的研究，並且也有專門的人員負責調查和收集世界各地關於紅色精靈和藍色噴流方麵的資料.目前，在我國台灣省也有一支由成功大學物理係和其它學術團體組成的紅色精靈研究團隊，在高空大氣閃電的研究方麵也有很大的成就。