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球形闪电:我是个球啊!
      就算没近距离观察过闪电,你也一定听过对它的描述:一、分叉,而且分出来的部分还和整体有相似性,这便是几何学的分形结构;二、锯齿。一种可靠的理论称闪电总是喜欢走电阻最小处,因而其路径弯弯曲曲的。一般的闪电尚且如此复杂,如果我告诉你闪电还可以是个球,是不是更玄幻了?以前,就连科学家都认为球闪是个传说。1960年代以后,随着目击频率的提高,球形闪电的面纱逐渐被揭开,目击者称,球形闪电大致长这样:

1、球形或接近球形;

2、直径十几到几十厘米不等;

3、闪光红或闪光黄;

4、飘浮于空中,短的几秒,长的几分钟;

5、高温烤焦树木。

19世纪欧洲人对球形闪电的想象图(图源:维基百科)
      这种怪异的闪电是怎么形成的呢?唯一一次有科学观测记录的研究,是2012年西北师范大学科研人员在一个雷暴天气中绘制辐射地图时,拍到了一个发光球,被认为是球形闪电。根据光谱设备的记录,球形闪电中包含铁、硅、钙,跟土壤的主要成分相同。这一分析结果似乎佐证了本世纪初James等人的“土壤发生说”——球形闪电的原型可能是击在地面上的普通闪电,由于拥有巨大的热量,因而其足以把土壤中的SiO₂蒸发掉。
所观测球形闪电从发生到消失的过程只有1.5s(图源:科技日报)
      球形闪电最诱人的秘密在于它的形状。关于其形状的假说很多,如传统的旋涡状高温等离子体理论、电磁学的幻觉理论。但基于2012年的科学观测,巴西科学家的“气化硅理论”似乎更具说服力——土壤里的二氧化硅被从云层下来的闪电冲击后,其中的氧与碳相结合,硅则被汽化,变成纯硅,得以形成短暂的球体状态。
雨幡洞云(天漏):女娲娘娘没补天
      中国古代神话有女娲炼石补天的传说,可我们几乎没见过天漏。即使素有“天漏”之说的雅安,只不过因当地暴雨频繁,才引申了这么个名。不过,在澳大利亚的吉斯普兰岛,当地居民还真目睹了一种天漏——看上去天好像真的漏了的景象——雨幡洞云,也叫穿洞云,顾名思义,大片的云彩中间有一个大洞。
澳大利亚的天漏奇景(图源:网易)
      我们知道,云中聚集着无数小水滴,水滴在0℃的时候会凝冰。当处于特殊高度的高空云层中,虽然那里的温度会低于0℃,一些水滴仍处于液态,这种水滴被称为“过冷水滴”。这时候,如果正好有一架飞机从中穿过,这些过冷水滴就会立刻冷却、进而下落,变成小冰晶。由于重量陡增,它们会从云层掉下,过冷水滴之前所在的位置就成了个大洞,看起来就像天漏了似的。
红雨:天上有桩“凶杀案”
      从网文到游戏,似乎没有人相信血红色的雨这种诡异现象会出现在现实生活中,然而位于印度南部的喀拉拉邦的居民却可以逆天地惊呼:我们真的见到了!从2001年7月25日到9月23日,红色大雨在这座邦城倾泻而下,人们晾在外面的衣服被雨水浸湿后犹如血染一般。难道天上发生了谋杀案?
      最初,调查人员认为可能是某种红色微粒混入雨水中,导致雨水变红,如陨石爆炸、火山以及沙漠灰烬。然而,媒体报导地球科学研究中心和热带植物花园与调查机构联合测定的结果显示,这种推测是不成立的,因为红雨中的沉淀物主要为C、Si等,并不存在上述污染物。
喀拉拉红雨显微镜下的红色物质(图源:google)
      同年11月,印度科学技术部委托此二机构进行研究测定,发现造成这场红雨的竟然是一种生物——海藻孢子,研究人员还成功在培养皿中将其繁殖。经过进一步研究,确认该孢子为橘红藻属的海藻,该属海藻为地衣形态,而在该地的Changanassery镇的地衣里,就有这种海藻。因此研究人员得出初步结论:喀拉拉地区的大量橘红藻孢子在大气中扩散,导致雨水变红。然而,该藻类为何突然大量繁殖,一直未有定论。
环天顶弧:“彩虹”竟然是倒着的
    日本的口袋妖怪游戏第四世代里设置了一个“反转世界”的情景,在这个世界里,所有的物象与现实世界都是反着的。而在现实世界,我们常见的彩虹也有这样一个“反转物象”,叫环天顶弧,也名布拉维弧(Bravais' arc)
      不过,你千万不要误会,其实这俩只是单纯在外貌上看着相反而已。环天顶弧出现在与太阳同一侧的空中,并且环绕天顶,环绕长度是四分之一个圆周,因而得名。它的最内侧,即靠近天顶的一侧为蓝色;最外侧,即朝向地面的一侧为红色。这种排列方式刚好和我们熟知的彩虹相反。远远望去,环天顶弧像一个体现天空笑脸的嘴角。不过,由于其形成的位置较高,很少有人会注意到它。
美国马萨诸塞州的环天顶弧,摄于2012年(图源:维基百科)
      环天顶弧跟彩虹只是单纯在外貌上有相似性,其实它们的形成原理不同。我们知道彩虹的原材料是“液态水”,而环天顶弧的原材料却是冰晶——太阳光以水平的角度通过冰晶,然后发生折射,形成了环天顶弧的光路。关键就在于这些冰晶不像水滴般圆润,而是呈扁平的六角形,光线在通过时会发生方向倒转,从而形成倒挂彩虹的模样。

参考文献:

《Follow The Link》Tom Jackson,QED出版公司,2016年10月

鬼一样的球形闪电被逮到了.袁萍等.物理评论快报.2012年07期

球形闪电的形成及运行机理初探.阎爱玲等.甘肃科学学报,2007年03期

穿洞云奇景.胡冰.知识就是力量,2014年12期

Monday,August6,2001:‘Red rain was fungus, not meteor’2008-03-01

Sampath S., Abraham T.K., Sasi Kumar V., Mohanan C.N. (2001), Coloured rain: a report on the phenomenon, Centre for Earth Science Studies

环天顶弧的光和色的研究.胡波.《纺织高校基础科学学报》1998年03期


梅森: 比起任何特殊的科学理论来,对人类的价值观影响更大的恐怕还是科学的方法。  
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共 0 个关于盘点那些超玄乎的神奇气象的回复 最后回复于2019-7-10 09:48:50

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