地光是由岩塊相對摩擦產生的。米爾恩是一位長年工作在野外的地質學家,有一天,他在野外采集岩石、礦物標本,手中的錘子落在堅硬的岩石上時,點點火星迸濺出來。米爾恩從這種現象中得到了啟發,第一個提出了地光是地震時岩塊相對運動發生摩擦而產生的發光現象。1954年,前蘇聯學者邦奇科夫斯基也把地震發光比喻為馬蹄與石頭道路撞擊而產生的火花。
這種說法是探索地光成因的一次有益嚐試,但它的解釋隻是對某種形態的地光說得通,對地光的其他形態則難以奏效。例如,有些地光發生在半空中,似乎與地麵岩石的摩擦無關;有些地光還伴隨有類似日光燈的自動閃爍,這顯然也無法用摩擦生光來解釋。另外這種觀點也很難說明在震區廣闊的範圍內都可觀察到地光以及球形光和柱狀光的緣由。因為按照岩塊摩擦發光的假說,地光應該主要分布在裂隙帶附近,並與裂隙的分布方向一致,發光的部位應接近地麵。例如,1975年遼寧海城地震時,有人看到本縣大青山菱鎂礦分布區出現強烈的白色光帶,它與該地大量裂隙的分布基本一致,並緊貼地麵,持續2~3秒鍾,沒有明顯閃爍,然後突然消失。這種地光可以用岩塊摩擦生光觀點解釋,但以此來解釋所有的地光,顯然是不全麵的。
根據水的毛細管電位理論。日本學者寺田寅彥閑來無事,對物理學中的電動現象甚感興趣。他看到液體和固體相對運動時,常伴隨有一些電現象,即在液體和固體的接觸麵上會出現兩層異種電荷。如果液體在壓力下通過一個固體毛細管,那麼就會在毛細管的兩端出現電位差,這就是流動電位。這位學者由此萌發了水的毛細管電位理論,試圖能在地光成因問題上一顯身手。他認為,一場強烈地震所影響的深度可與地麵波及的範圍相當。在地震影響的深度範圍內,地下水受到擠壓,便通過岩石的孔隙向上移動,產生流動電位。寺田推測,地下水所受到的壓力,相當於100千米厚的岩柱所產生的壓力。根據計算,它所產生的電位差可達到300萬伏。顯然,這樣巨大的電位差足以導致產生高空放電,形成地光。寺田的理論得到了日本部分學者的支持,但國際上多數學者對這理論提出了質疑。尤其是美國學者麥克唐納對寺田計算出來的300萬伏電位差表示懷疑。這位美國人設想了地球內部產生電位差的各種可能原因,研究了地下核爆炸時所產生的壓力對地下水流經岩石和土壤中孔隙的流動電位的影響,結果發現,在300多米的深度範圍內,能產生的最大電位差僅有幾百毫伏。即使地震的影響能達到100千米的深度,所產生的電位差也不過幾百伏,遠比寺田所說的小得多。這樣小的電位差,是不可能引起大氣發光的。
這個水的毛細管電位理論,就這樣夭折了。
石英的壓電效應說。芬克爾斯坦和鮑威爾,當年曾是繼美國人麥克唐納之後水的毛細管電位理論的主要反對者。他們在推翻日本學者的理論以後,提出了石英的壓電效應說,企圖利用地電電位差來解釋地光的形成。
1970年,芬克爾斯坦和鮑威爾首次發現了地震孕育過程中石英的壓電效應。科學家們早在物理學的實驗中發現,許多晶體在受到擠壓或拉伸時,會在兩個平麵上產生相反的電荷,這種現象被稱為壓電效應。今天,它已被廣泛應用於各種電子設備和儀器中,也被廣泛應用於導彈、電子計算機、航天等尖端技術中。壓電石英就是這樣的一種晶體。由於石英在地殼中分布很廣,地震是岩層長期受力突然破裂的表現,可以想象,在地震孕育過程中必然也有壓電效應產生。兩位學者推斷,當石英在地殼中有規律排列時,如果沿長軸排列的石英晶體的總長度,相當於地震波的波長時,就會產生地震電效應。若地震壓力的壓強為30~330帕,就有可能產生500~5000伏/厘米的平均電場。這個電場足以引起類似暴風雨時的閃電那樣的低空放電現象,產生地光。由於壓電效應並不一定在地震發生時才有,所以在地震前的幾個小時也可以看到地光。