球狀閃電的結構:似乎是某種等離子體或雲霧狀物質,有的球狀閃電中心是透明的,有的是中空的,或根本沒有明顯的固定結構,有些球狀閃電似乎處在動態變化之中。
球狀閃電的運動性:有時是靜止的。大部分為直線運動,有些是在一靜止位置旋轉,有些是不停地轉動,有些是按明顯的複雜路徑來運行的。
球狀閃電的壽命:球狀閃電一般會持續幾秒鍾,如7~8秒鍾,有些可長達1分鍾以上。
球狀閃電的行為:有些會模仿周圍的物體運動,有些直衝大地。有些球狀閃電似乎在“調查”其他物體。大部分被引向金屬性或磁性物體,會發生強烈碰撞,有時會造成很大損傷。閃電球會跳動、分解、重組、衰減、爆炸或同時發生這些變化。
球狀閃電的聲音:極少情況會形成劈哩啪啦或嘶嘶的聲音。
球狀閃電的味道:目擊者說有燒焦的或硫磺的味道。還說有時有燒焦油或氨水或臭氧的氣味。
球狀閃電的溫度:觸到球狀閃電的人都說它相當涼——即沒有熱的感覺。但它卻可以煮開鍋、熔電線和加熱金屬。
球狀閃電的亮度:球狀閃電一般都像路燈一樣亮。它們有時白天即可見到,但人們通常是夜間見到它們照亮了大地。
球狀閃電的發生:它們通常發生在雷暴之時,但極少也會發生在之前或之後。大多數的球狀閃電都伴隨著普通閃電——盤旋著待機而發,但有時它們也像普通閃電一樣從雲端直擊大地。
上世紀40年代,在法國的小城鎮裏,有3個士兵在一棵菩提樹下躲雨時被雷擊斃了,但他們仍然站著,像沒事一樣。雷雨之後,行人跟他們說話,卻不見回應,當行人去接觸他們時,3具屍體頓時倒地,化成了一堆灰燼。
1956年夏的一個正午,在蘇聯某個集體農莊,兩個孩子在牛棚裏躲雨。突然,房前的白楊樹下滾落一個橙黃色的火球直向他們逼來,一個孩子踢了它一腳,轟隆一聲,火球爆炸了,牛棚裏的12頭牛炸死了11頭,孩子們被震倒在地,但沒有受傷。事後,人們才知道那個火球是罕見的球狀閃電。
在美國的一個小城裏曾發生了一件怪事:一位主婦從市場回到家裏,打開電冰箱一看,她放進去的生鴨、生肉全都變成了熟食品。後經科學家的研究才明白,是球狀閃電把冰箱變成了電爐,奇怪的是冰箱沒有損壞!
1981年1月的一天,蘇聯一架客機在黑海附近遭遇球狀閃電。一個大火球闖入駕駛艙,發出爆炸聲。幾秒鍾後又穿過密封的金屬艙壁,出現在乘客的座艙裏,戲劇性的表演一番後,發出不大的聲音離開飛機。事後檢查,機頭機尾的金屬壁各出現一個窟窿,內壁卻完好無損。
在美國俄勒岡州,一個球狀閃電來去如風,先在紗門上留下了一個籃球大的洞,然後直奔地下室,毫不留情的毀壞了一個舊軋幹機;俄羅斯一位教師的經曆更可怕,一個80厘米直徑的球狀閃電在他頭上來回跳動不下20次,然後悄然消失了;此外,前蘇聯也有報道說,一個球狀閃電飛進了一個盛水的大鍋裏,水立刻沸騰起來,球狀閃電在鍋裏翻滾了10分鍾才熄滅;另有一次,一個足球大小的球狀閃電沿街滾動、跳躍,接觸到地麵時,竟炸出了一些深半米、直徑1米的坑,最後,隨著一聲轟響,火球鑽進地下。
1999年3月16日下午,我國湖北省北部的棗陽市忽然間閃電頻發,雷聲驚天,當場造成9人死亡、20餘人受傷的罕見災害。據目擊者稱,雷擊現場有一片紅光,這正是球狀閃電的特征。有人懷疑,上個世紀發生在俄羅斯的通古斯大爆炸的罪魁禍首就是球狀閃電。
到底什麼是不可思議的球狀閃電?多少年來,科學界都認為球狀閃電是子虛烏有的現象,直到最近幾十年才承認它的真實性。
早在1955年,蘇聯物理學家便提出球狀閃電是雷暴中所產生的電磁幹擾效應所引起的。1991年,日本科學家報道了他們在實驗中觀察到微波幹擾所產生的一係列類似球狀閃電的現象,他們的人造等離子球也顯示出球狀閃電的一些特性,如它可沿與主氣流相反的方向運動,並可穿越固體物質。
1998年,一位西班牙物理學家認為,所謂的神秘球狀閃電其成因並不神秘,這一現象很可能是閃電產生過程中,磁場約束發光等離子體所形成。他建立了閃電磁場模型,認為關鍵是閃電過程中形成的水平磁場和垂直磁場磁力線圈相互交織而成的磁力線網。在某些特殊情況下,這一磁力線網有可能會呈現出球形,而發光等離子體會被這一網所“俘獲”而形成球狀閃電。這一火球效應會一直持續到等離子體開始冷卻。研究人員指出,根據他們的預算,火球持續時間最多可達10至15秒。當等離子體冷卻後,電子開始被原子所束縛,等離子體內部電阻變大、電流趨弱,周圍的磁場也將隨之瓦解,最終火球不複存在。
按照這一理論,球狀閃電絕大部分較冷,但在沿磁力線方向局部溫度則極高。研究人員指出,據此就可很好的解釋為什麼火球並不發熱而觸到物體後往往容易著火。
2000年,兩位新西蘭科學家提出了他們的新理論。當一般的枝狀閃電擊到土壤中,土壤中的礦物質會轉換成納米純矽和矽化合物顆粒。這些尺寸不足十分之一微米的微型顆粒,會在閃電的能量作用下由土壤蒸發進入大氣。這一過程,就像抽煙者從嘴中吐出煙圈。進入大氣的含矽顆粒會首先連接成鏈,然後組成能隨氣流運動的球狀細絲網。該球狀細絲網中的顆粒具有很高活性,會在特定條件下緩慢燃燒,並釋放出光和熱而形成所謂球狀閃電。
一些目擊者曾報告說,他們看到的球狀閃電能穿牆越窗,甚至能通過飛機的機身,這一理論對此也能解釋。大多數房屋的門窗周圍都有縫隙,而含矽顆粒組成的球狀細絲網極具彈性,隻要空氣能過的地方細絲網也應能通行。也就是說,如果空氣能穿過門窗,那麼該細絲網也能“擠過”,並會隨後重新恢複形狀。
科學家以閃電樣本的放電來試驗土壤樣本,結果確實產生了聚合的納米粒子,這些離子的氧化速度與球狀閃電一致。
2002年1月15日英國皇家學會在其學術雜誌《哲學學報》的專刊上發表了一組有關球狀閃電理論的文章。這些理論分別由物理化學家、物理學家和化學工程師提出。他們提出了3個解釋球狀閃電緣由的新理論。其主要內容分別是:
1.球狀閃電是由含有水合離子的小水滴組成的,它通過離子反應來釋放能量。在這個理論中,球狀閃電是一個包含等離子體的電化學結構,這一結構是由溫度、壓力、電磁場和重力場的微妙平衡來維持的。
2.球狀閃電是由聚合體細絲纏繞而成,通過表麵放電來釋放能量。在該理論中,灰塵中的自然微粒,像來源於纖維素、煤煙或矽土中的微粒都能形成細絲狀結構,這些細絲聚合起來就變成了一個高度充電的球體,當它表麵放電時,就發出了光和熱。
3.球狀閃電是由金屬納米粒子鏈構成,其能量釋放是通過金屬納米粒子的表麵氧化來進行的。在這個理論中,普通的閃電能引起像土壤或木材這樣的物質釋放金屬蒸氣,這種帶電的金屬蒸氣濃縮成一個網狀的金屬納米粒子球。這些理論都有些說服力,特別是第三個理論,可以解釋為什麼球狀閃電能夠穿過牆壁和關著的窗子,似乎更有說服力。
但是,人們至今尚未在實驗室中製造出真正的球狀閃電,雖然已模擬出了極微型又短命的球狀閃電。事實上,所有的理論在球狀閃電的複雜多變性麵前都顯得那麼單薄。一個真正的球狀閃電理論應說明所有的現象,包括沒有雷暴的情況和球狀閃電持續很長時間及球狀閃電大如房屋的情形。而要說清這一切,需要更強大的理論。
有人認為,更有說服力的解釋應是接近冷聚反應領域,與等離子體現象相關的理論。更有人提出球狀閃電和龍卷風一樣都是等離子團的現象。還有人設想,最佳的理論可能是把電磁學、電學和等離子及納米理論綜合起來的想法。
總之,球狀閃電不僅有趣,而且包含了很多秘密,一旦了解了它的本質,對我們人類的生活或許會有深遠的影響。或許,我們不僅能找到人體自焚和通古斯大爆炸的元凶,更能由此找到高效、清潔的新能源。
球狀閃電與人體自焚:1966年12月5日,在美國賓夕法尼亞州的波特城,一位煤氣工人上午9時來到班特萊醫生家查表。他以為老醫生尚未起床,就徑直走向地下室去查表。一進地下室發現地上有一堆灰燼。他抬頭一看,看到灰燼上方的天花板有一個燒穿了的大窟窿。他大吃一驚,趕忙奔上去找那位老醫生,卻在衛生間看到燒穿窟窿的地板上,隻剩下半條人腿,老人的身體已化為灰燼。整個現場沒有絲毫發生火災的跡象。
有些科學家稱這種現象為“人體自焚”,並給它下了個定義:所謂“人體自焚”,是指人體沒有同外部火源接觸,內部發生燃燒化為灰燼,而灰燼周圍一切可燃物體保持原樣的一種現象。根據現有的200多案例,發生“自焚”的人男女比例大約相等;年齡從4個月到114歲都有;身體有胖有瘦,有的案例甚至發生在走路、開車、劃船、跳舞的過程之中。
那麼,“人體自焚”起於何因?眾說紛紜,莫衷一是。在西方,有人認為是人體內有過量的脂肪引起的。這種解釋顯然站不住腳,因為發生自焚的人有胖有瘦。有些人認為,人體自焚是由於某種天然的“電流體”造成體內可燃物質燃燒。所謂天然“電流體”究竟何所指?還有人認為是由於體內磷質過多,發生自燃,此說沒有根據。更有趣的是有人認為這是由於喝了過量的酒,酒精發生自燃的現象。此人還做了個可笑的試驗:把酒精注射到一塊新鮮的肉裏,然而卻不見發生“自焚”現象。
近年來,有人指出:“人體自焚”是自然界中的球狀閃電引起的,所以不是自燃,而是他燃。持這種觀點的人解釋道:球狀閃電像一個大火球,在空中飄飄忽忽,忽高忽低的移動,常使夜間行路的人大驚失色。球狀閃電能穿過門、窗的縫隙、升堂入室、鑽進人家,它有時發生爆炸,毀壞建築物,造成人畜傷亡。它在行經的沿途,遇到任何障礙物時無堅不摧,卻又不燒壞周圍的可燃之物。通常,一個球狀閃電爆炸時釋放出的能量,約相當於10公斤TNT炸藥爆炸時放出的能量。而且當球狀閃電消失後,一般會留下燒焦、硫磺或臭氧的氣味。
UFO與球狀閃電:由於球狀閃電行為的詭秘奇特,有人提出大部分UFO可能就是球狀閃電。其理由是:在顏色方麵。球狀閃電的顏色絢麗多彩,有白色、粉紅色、桔紅色、藍色等。UFO也有類似的色彩;在聲響方麵。球狀閃電在運動時會發出輕微的吱吱聲、劈啪聲,最後靜靜地消失。UFO由於距離較遠,多數聽不到聲音,但也有少數UFO飛行時會發出呼呼的聲音或隆隆的響聲。部分UFO還發出熱量,這與球狀閃電很一致;UFO和球狀閃電都能漂浮空中,行蹤不定。但是,持不同觀點者則認為球狀閃電多產生於雷雨的天氣中,而多數UFO目擊是發生在晴朗的天氣裏。況且,球狀閃電在空中的運動似乎完全取決於氣流,而UFO的運動似乎與氣流並不一致。
《球狀閃電》是科幻作家劉慈欣寫的一本以球狀閃電為中心展開的科幻小說,書中描述了一個曆經球狀閃電的男主角對其曆盡艱辛的研究裏程,向我們展現了一個獨特、神秘而離奇的世界。球狀閃電是閃電形態的一種,亦稱之為球閃,民間則常稱之為滾地雷。球狀閃電的平均直徑為25厘米,大多數在10~100厘米之間,小的隻有0.5厘米,最大的直徑達數米。球狀閃電偶爾也有環狀或中心向外延伸的藍色光暈,發出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色,當它以特別明亮並使人目眩的強光出現時,也可看到黃、藍和綠色。其壽命隻有1~5秒,最長的可達數分鍾。
球狀閃電的行走路線,一般是從高空直接下降,接近地麵時突然改向作水平移動;有的突然在地麵出現,彎曲前進;也有沿著地表滾動並迅速旋轉的;運動速度常為每秒1~2米。它可以穿過門窗,常見的是穿過煙囪後進入建築物,它甚至可以在導線上滑動,有時還發出“嗡嗡”響聲。多數火球無聲消失,有的在消失時有爆炸聲,可以造成破壞,甚至使建築物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物後即發生驚人的爆炸,產生刺鼻的氣味,造成傷亡、火災等事故。
預防球狀閃電的辦法是,在雷雨天氣,緊閉門窗,避免穿堂風。如果遇到飄浮的“火球”,輕輕的避開它,千萬不要去碰它。科學家推測,球狀閃電是一種氣體的漩渦產生於閃電通路的急轉彎處,是一團帶有高電荷的氣體混合物,主要由氧、氮、氫以及少量的氧化氫組成。通常發生在枝狀閃電之後,似乎枝狀閃電是產生球狀閃電的必要條件。球狀閃電較為罕見,因而研究它十分困難,至今仍然是自然界中的一個謎。
8.豪雨
豪雨,大雨的定義,當有連續降雨,而且一日雨量累積到130公厘時,會發布“豪雨特報”;如果降雨量不到130公厘,卻在50公厘以上,且有可能造成災害時,便發布“大雨特報”.這雨種災變天氣最常在5,6月的梅雨季節時發生;或者在春秋雨季的鋒麵及夏季偏南氣流強盛時,產生對流性大雨或豪雨.台風來襲,引進強勁的西南氣流,也是大雨或豪雨的成因之一.
台灣的豪雨:台灣的地理位置,氣候條件,及地形地勢所形成的自然環境本多豪雨洪水,滾滾黃流中的泥土砂石淤積形成台北盆地,以及蘭陽,台中,彰雲,嘉南,高雄,屏東等各平原.豐沛雨水所形成的這些無垠沃野,正是原住民賴以獵食維生的大地,更是渡海拓荒墾殖的先祖們所麵對的自然環境.先人曆經三,四百年的艱辛努力,才建立起今日的台灣!因此也可以說,沒有豪雨洪水,就沒有富庶繁榮的台灣.
雖然豪雨洪水促成台灣的文明,但發生豪雨洪水時,水勢湍急,波濤洶湧,山崩土埋,溢流漫淹,均可造成生命財產的重大損失.
根據統計,民國五十年至八十年的30年間,台灣平均每年因水災造成的直接損失達一百四十二億元(以民國八十年幣值計算),約為國民生產毛額的0.68%.為了能防洪避洪以減災安民,進而蓄洪用洪以興利裕民,就應研究台灣的豪雨洪水現象,才能規劃適當有效的對策.
遠在明天啟四年(一六二四年)荷蘭人占據台灣之前,已有我國人民移居台灣,但直至康熙二十二年(一六八三年)台灣歸清,文獻上有關台風豪雨的紀錄不多.
清代雖然還沒有近代的水文儀器測量豪雨洪水的大小,但由各種曆史文獻及奏章等,可以找到發生重大豪雨洪水的日期及災情,有些也記載淹水的深度.如果隻計算台灣屬於清代的時間,即從清康熙二十二年至光緒二十一年(一六八三年至一八九五年),在此213年間,共計有220次風災及水災,平均每年發生1.03次.
日本治理台灣後,開始引入近代的氣象及水文觀測儀器,設立氣象觀測所,雨量站(雨量觀測所),水位站,水文站等,而有了比較可靠的量化紀錄.根據統計,從民國前十五年至民國三十四年(一八九七年至一九四五年)的49年間,共有178次台風侵襲台灣,平均每年有3.63次.但並非每次台風均會發生災害,根據資料,民國元年至三十年發生水災的頻率最高,平均每年2.2次,約與清朝末年相當.而在日本治理台灣的50年中,隻有八年沒有水災紀載.
台灣光複後,不僅持續進行各項觀測,更推動水文觀測現代化,廣設雨量站及水文站,並購置先進水文儀器,以提升水文資料品質.根據氣象局統計,由民國三十四年至九十年的57年間,侵襲台灣的台風共有243場,平均每年4.26場。其中以民國八十年及九十年各有八場為最多,有七場台風的有三年,有六場台風的也有三年。
根據消防署統計,由民國四十七年至八十九年,台灣共有1463.39次;另有37次是因豪雨成災,例如民國四十八年的八七水災,合計共有183次水災,平均每年有4.25次.發生水災次數最多的是民國八十九年的九次,民國七十九年及八十三年各有八次,而每年發生七次的則有五年,都在民國七十年以後.
次因台風豪雨而成災,平均每年由於人口與開發利用麵積的增加,因而豪雨造成水災的次數也增加.而民國七十年以後,十項建設次第完成,經濟發展快速,土地利用密集,且沿海平原有日益嚴重的地層下陷現象,都可能與平均每年發生水災次數的增加有關,而且也增加災害損失.
豪雨的成因:破壞森林會使下雨時流出森林集水區的水量增加,因而加大洪水量.不過基本上,森林隻明顯減少較小的豪雨的流出水量,但對會造成重大災害的大豪雨,並不能明顯地減少流出水量.
也有認為聖嬰現象及聖女現象的出現,可能引起氣象異常而導致集中發生豪雨.聖嬰洋流是在耶誕節之後,沿南美洲秘魯海岸發生的由北向南的暖洋流.一般而言,會使平時雨量少的熱帶東太平洋地區可能出現豪雨,而原本多雨的熱帶西太平洋地區雨量減少,甚至可能發生乾旱.聖女現象則為熱帶太平洋東部及中部海麵溫度不尋常降低,且信風變強的現象.
全球氣候溫暖化的影響,是比較受重視的豪雨發生原因.已有研究指出,因全球氣候暖化,造成地球的平均水蒸氣量增加,強烈降雨現象及熱帶性低氣壓的降雨量也會增加,河流的流量也增加7%以上.
9.對流雨
對流雨是大氣對流運動引起的降水現象,習慣上也稱為對流雨。近地麵層空氣受熱或高層空氣強烈降溫,促使低層空氣上升,水汽冷卻凝結,就會形成對流雨。對流雨來臨前常有大風,大風可拔起直徑50厘米的大樹,並伴有閃電和雷聲,有時還下冰雹。
對流雨主要產生在積雨雲中,積雨雲內冰晶和水滴共存,雲的垂直厚度和水汽含量特別大,氣流升降都十分強烈,可達20~30米/秒,雲中帶有電荷,所以積雨雲常發展成強對流天氣,產生大暴雨。雷擊事件、大風拔木、暴雨成災常發生在這種雷暴雨中。
淡積雲雲層薄,含水量少,一般有雨落到地麵。濃積雲在中高緯度地區很少降水,但是在低緯度地區,因為含水量豐富,對流強烈,有時可以產生降水。
對流雨以低緯度最多,降水時間一般在午後,特別是在赤道地區,降水時間非常準確。早晨天空晴朗,隨著太陽升起,天空積雲逐漸形成並很快發展,越積越厚,到了午後,積雨雲洶湧澎湃,天氣悶熱難熬,大風掠過,雷電交加,暴雨傾盆而下,降水延續到黃昏時停止,雨後天晴,天氣稍覺涼爽,但是第二天,又重複有雷陣雨出現。在中高緯度,對流雨主要出現在夏季半年,冬半年極為少見。