球雷的形成和預(yù)防的

球雷的形成和預(yù)防的分析[摘要]本文文依據(jù)俄羅斯斯科學(xué)家在實實驗室成功制制造出球狀閃閃電的過程，聯(lián)聯(lián)系球狀閃電電與地震的關(guān)關(guān)系，論述了了球狀閃電形形成的幾個條條件和形成過過程。并根據(jù)據(jù)球狀閃電的的特點和性質(zhì)質(zhì)，提出了幾幾點預(yù)防球雷雷閃擊的措施施。[關(guān)鍵詞]球球雷球狀閃電等離子體球雷（球狀閃電電或球形閃電電，俗稱滾地地雷或火球，還還有人稱地震震光球），它它是一種罕見見的自然現(xiàn)象象，但早在我我國古代就有有文字記載（見見《周書》）：“（武王）九年（公元前1068年），（武王）既渡（黃河），有火自上復(fù)于下，至于王屋（山），流（動著化）為烏（有），其色赤，其聲魄（響亮），云”。這是世界上最早的關(guān)于球雷的記載。在國內(nèi)外報刊資料中也有關(guān)于球雷的記述，屢見不鮮。由它而引起的災(zāi)害事故也時有報道。黃島油庫、秦皇島油庫、總后人工洞油庫等都是由球雷引起的爆炸火災(zāi)，造成了巨大的生命和財產(chǎn)的損失。然而，科學(xué)界對這一現(xiàn)象的解釋仍然沒有一個定論，關(guān)于它的形成至今仍是個迷。為了預(yù)防災(zāi)害，減少損失，有必要對它進(jìn)行探討。一、球雷的一些些特點普通閃電是云層層間、云地間間或云和空氣氣間的電位增增大到一定程程度時所發(fā)生生的猛烈放電電現(xiàn)象，而球球形閃電和一一般閃電的機機理不同。它它大多數(shù)發(fā)生生在雷雨天氣氣的樹枝狀線線形閃電之后后，有時也偶偶見發(fā)生在無無雷雨天氣的的山區(qū)或潮濕濕地帶、尤其其在地勢很高高的地方居多多。綜合有關(guān)關(guān)資料，球雷雷的主要特點點有：大小不不一，直徑一一般幾厘米到到幾十厘米不不等，有時也也有直徑大到到幾十米的。主主要有赤紅色色,有時也有黃黃、綠、白、黑黑等顏色。形形狀多呈團(tuán)球球狀，是在空空中漂浮游動動的團(tuán)狀火球球。運行速度度有快有慢，多多數(shù)1至3米/秒，且速度度與當(dāng)時氣流流速度或電場場強度有關(guān)，常常沿著建筑物物、墻壁、林林木等物飄行行。有移動和和不移動的球球雷，移動時時無規(guī)律，有有滾動和跳動動之分，移動動時常發(fā)出滋滋滋聲，它具具有一定的穿穿透能力，能能穿過縫隙、門門窗，進(jìn)入室室內(nèi)。在室內(nèi)內(nèi)轉(zhuǎn)一圈之后后又溜了出去去。壽命不長長，從生成到到消失大約為為幾秒鐘到幾幾分鐘不等，消消失時發(fā)出一一聲沉悶的爆爆炸聲，但有有時也有只發(fā)發(fā)出微弱的噼噼啪聲而不知知不覺地消失失的。二、球雷形成的的一些看法（一）已有的理理論：近年來，球形閃閃電出現(xiàn)的次次數(shù)和由它所所造成的災(zāi)害害事故在不斷斷增加，人們們還觀測到它它和其它一些些現(xiàn)象（如地地震、UFO）有著密切切的聯(lián)系，這這引起了越來來越多的研究究者的興趣和和重視。各國國的研究工作作在不斷深入入。然而，對對球狀閃電的的形成和性質(zhì)質(zhì)的解釋遠(yuǎn)非非結(jié)論性的。甚甚至有人提出出了余留影象象的觀點，懷懷疑球狀閃電電的存在。他他們認(rèn)為報導(dǎo)導(dǎo)的球閃是短短時強光造成成的可見的余余留影象，球球狀閃電的許許多特征，包包括球閃的較較長壽命（和和普通閃電相相比而言）、運運動、以及顏顏色等，都認(rèn)認(rèn)為是光學(xué)效效應(yīng)造成的。所所報導(dǎo)的球閃閃的氣味和聲聲音，都?xì)w之之于與幻視有有關(guān)的心理作作用。然而，從從眼光學(xué)的角角度講，余留留影象不能說說明球閃運動動時的固定大大小，固定顏顏色，也不能能說明在通常常報導(dǎo)的閃光光、發(fā)聲和發(fā)發(fā)出氣味之后后，竟不會重重視而完全消消失。另外，球球狀閃電與雷雷暴有著密切切的關(guān)系，這這一點也是與與余留影象理理論相矛盾的的。一個理想的理論論必須要解決決球狀閃電比比之普通閃電電具有較長壽壽命這一重要要問題。在空空氣中能自由由漂游的高溫溫物體，其能能夠輻射出光光的時間比球球狀閃電所報報導(dǎo)的壽命要要小幾個數(shù)量量級。例如，根根據(jù)核彈產(chǎn)生生的很大火球球的估計以及及根據(jù)聚焦激激光束放電產(chǎn)產(chǎn)生的很小火火球的估計，直直徑為10厘米的高能能火球只能存存在大約0.01秒（Kapittsa，1955；Askar’yan等1967）。為了克克服這一困難難問題，提出出了兩種理論論：一是認(rèn)為為這種火球的的生命通常由由于一些特殊殊過程而延長長了；二是提提出有外界源源不斷向火球球內(nèi)提供能量量。據(jù)此，各各國研究者提提出了許多不不同的理論：：1，Kapittsa的射頻理論論Kapilsaa他所描述的的球狀閃電為為一等離子粒粒團(tuán)，中心含含有一個熱的的核心，其電電子溫度約為為K，周圍是部部分電離的電電子云，其溫溫度略低于KK。2，等離子體理理論這種理論認(rèn)為球球狀閃電是一一個等離子體體。此理論包包括渦旋模式式和強相互作作用等。3，核反應(yīng)理論論為了解釋球狀閃閃電的大能量量，有人提出出了核反應(yīng)理理論，但是對對于大氣中怎怎樣會出現(xiàn)適適合于這種反反應(yīng)的條件，仍仍然很難解釋釋。4，相干輻射的的理論這種理論中提到到產(chǎn)生球狀閃閃電的大氣激激光機制。由由閃電放電在在大氣壓的空空氣中獲得激激光脈沖，激激光脈沖擊中中固體表面時時產(chǎn)生等離子子體渦旋。5，由普通閃形形成球閃根據(jù)觀測事實，球球閃常與普通通閃電聯(lián)系在在一起。于是是，有人提出出了由普通閃閃電產(chǎn)生球狀狀閃電、或由由普通閃電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為球狀閃閃電的觀點。（二）我的看法法無論哪一種理論論都無法完整整地解釋球雷雷現(xiàn)象。但將將各種理論結(jié)結(jié)合起來就可可以得到較為為全面、完整整的解釋。筆筆者認(rèn)為這些些理論中，等等離子體理論論較為合理。下下面，筆者根根據(jù)實驗室制制得球狀閃電電的過程，聯(lián)聯(lián)系球雷和地地震的關(guān)系，談?wù)勔徽勛约旱牡目捶ǎ?、實驗室制得得球狀閃電的的過程據(jù)俄《科學(xué)信息息》雜志報道道，俄羅斯科科學(xué)院圣彼得得堡康斯坦丁丁核物理研究究所專家在實實驗室中成功功制造出了球球狀閃電。實實驗所用裝置置由一個連在在一起的電容容器組和兩個個電極組成，其其中一個電極極是銅線圈，放放置在聚乙烯烯容器的底部部，并在容器器中盛放了自自來水；另一一個由碳棒組組成的中心電電極放在容器器水面以上的的地方。當(dāng)中中心電極的碳碳棒被滴上水水滴時，兩個個電極通電，中中心電極會釋釋放出等離子子束，并且分分離出發(fā)光的的等離子粒團(tuán)團(tuán)，如果兩個個電極之間的的距離合適，等等離子粒團(tuán)會會呈現(xiàn)圓球狀狀，成為球狀狀閃電。此外外，中心電極極所使用的材材料不同，這這種人工球狀狀閃電也會呈呈現(xiàn)出不同的的顏色。等離離子粒團(tuán)的存存在時間受中中心電極尺寸寸大小和幾何何形狀、兩個個電極之間的的距離、電流流強度和持續(xù)續(xù)時間、水的的溫度和導(dǎo)電電性等多種因因素的影響。2、球雷和地震震的關(guān)系筆者還注意到一一個重要的現(xiàn)現(xiàn)象，那就是是球雷與地震震的之間的聯(lián)聯(lián)系。1997年7月貴陽出現(xiàn)現(xiàn)球閃，同年年8月桂林也出出現(xiàn)了球閃，半半年后，兩火火球點連線偏偏南約居中處處發(fā)生了中強強地震，這種種現(xiàn)象在我國國極其罕見。但但在國外也有有記載，如美美國的地球物物理學(xué)家約翰翰—德爾注意到到本國新墨西西哥洲在1951年至1952年間曾多次次出現(xiàn)球雷，在在不足一年的的時間里，相相距一百余公公里處連續(xù)數(shù)數(shù)次發(fā)生4.0-----5.00級地震，這這種球雷可視視為“地震光球”，地震光球球大多出現(xiàn)在在地震發(fā)生前前幾個月。這這種“地震光球”與伴隨地震震而產(chǎn)生的地地光不同，地地光是剛一閃閃過，地震就就會來臨，而而且不會爆炸炸，可是球雷雷往往發(fā)生在在地震的前幾幾個月。當(dāng)然然，并不是所所有的地震前前都能觀測到到這種球狀閃閃電。也不是是所有出現(xiàn)過過球雷的地點點在幾個月以以后都會發(fā)生生地震。3、我的觀點根據(jù)上述現(xiàn)象和和實驗，不難難看出，球閃閃其實是一種種放電現(xiàn)象。并并非只有普通通閃電才能產(chǎn)產(chǎn)生球雷，它它也可由其它它條件得到，如如實驗中提到到的由銅線圈圈電極和中心心電極放電而而得到，地震震前由于地質(zhì)質(zhì)條件的變化化產(chǎn)生電勢差差而發(fā)生放電電，進(jìn)而產(chǎn)生生球閃。當(dāng)然然，大多數(shù)球球閃發(fā)生在雷雷雨天氣。從實驗室制得球球閃的過程中中筆者推測球球閃的形成機機理。當(dāng)兩電電極電壓達(dá)到到一定強度時時，兩電極間間的水被電離離，產(chǎn)生呈陽陽性的氫離子子和呈陰性的的氫氧基離子子。這些離子子被水汽包裹裹著，水分子子能阻止兩種種離子的復(fù)合合，從而可以以說明球閃的的較長壽命。適適當(dāng)?shù)乃渴故沟们虻拿芏榷确浅＝咏h(huán)環(huán)境的密度，從從而阻止在球球的表面上產(chǎn)產(chǎn)生流體動力力學(xué)振蕩。水水分子的表面面張力（由水水水中所溶解解的強電解質(zhì)質(zhì)和液態(tài)金屬屬的數(shù)值，估估計表面張力力為1---110爾格/平方厘米）維維持了等離子子體結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述球閃產(chǎn)產(chǎn)生的過程，筆筆者認(rèn)為球狀狀閃電的產(chǎn)生生有三個條件件：（1），足夠大大的電壓差（2），適當(dāng)?shù)牡闹行碾姌O（3），適量的的水。這三個個條件都具備備時才有可能能產(chǎn)生球閃。根據(jù)這三個條件件可以較好地地解釋普通閃閃電時出現(xiàn)的的球閃和地震震前出現(xiàn)的球球閃。閃電時時，負(fù)梯級先先導(dǎo)相當(dāng)于一一電極，這時時如果地面恰恰好有適當(dāng)?shù)牡奈矬w作為中中心電極，而而且兩電極間間又有適量的的水量，就容容易形成球狀狀閃電。地震震前，地球深深處的巖石受受到擠壓，在在壓力作用下下兩端會出現(xiàn)現(xiàn)電勢差，一一端相當(dāng)于一一個電極，另另一端剛好相相當(dāng)于一個中中心電極，這這時如兩電極極間恰好有適適當(dāng)?shù)乃?，產(chǎn)產(chǎn)生的電勢差差又足夠大，兩兩電極間的放放電引起液態(tài)態(tài)水蒸發(fā)，并并使之發(fā)生電電離，進(jìn)而產(chǎn)產(chǎn)生球雷。正正是由于這三三個條件同時時具備的概率率很小，所以以產(chǎn)生球雷的的概率也較小小。因此，即即使人們經(jīng)常常看到閃電或或地震卻很少少看到球閃。同同時，由于中中心電極的不不同，正如所所觀測到的那那樣，產(chǎn)生的的球狀閃電的的顏色也各不不相同。另外外，球閃的存存在時間受中中心電極尺寸寸大小和幾何何形狀、兩個個電極之間的的距離、電流流強度和持續(xù)續(xù)時間、水的的溫度和導(dǎo)電電性等多種因因素的影響。這這就是每次觀觀測到的球閃閃壽命長短不不一的原因。三，球雷的危害害由于人們對球雷雷知之甚少，對對它的預(yù)防措措施也幾乎為為空白。因此此，即使球雷雷出現(xiàn)的次數(shù)數(shù)不多，仍然然造成了巨大大的損失。也也正是由于對對它的不了解解，人們對它它產(chǎn)生了一種種恐懼心理，以以至遇到球雷雷時不知所措措。各種資料表明，球球閃具有巨大大的能量。有有著很高的溫溫度。它消失失時往往伴隨隨著爆炸，其其威力足可傷傷亡人、畜。有有時球閃落到到物體上面時時會噴出火花花，燒毀物體體或由上而下下留下燃燒或或融化痕跡，人人的皮膚碰到到球閃時可能能被灼燒甚至至造成死亡。球球雷還可毀壞壞建筑，電力力通訊設(shè)備，球球雷所經(jīng)過處處無線電受干干擾，雷達(dá)監(jiān)監(jiān)測系統(tǒng)失靈靈。它們還可可破壞運行中中的飛機，引引發(fā)草場、林林木場、油庫庫等易然物的的火災(zāi)。如，1989年8月12日，我國黃黃島油庫起火火大爆炸，死死亡19人，傷61人，數(shù)百噸噸原油付之一一炬。大火燒燒了10個多小時經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失1400多萬元，其其原因就是油油罐遭球雷擊擊中所致。四，對球雷的防防護(hù)球雷雖然有很大大的破壞力，但但目前對它的的預(yù)防確實是是個難題。普普通雷電用避避雷針避雷器器就可以解決決,球雷與普通通雷電形成的的物理過程不不同，性質(zhì)也也不同，避雷雷針就不起作作用了。根據(jù)據(jù)已知的球雷雷的一些性質(zhì)質(zhì)和特點，可可以采取一些些措施盡量減減少球雷造成成的破壞。1、人在室外發(fā)發(fā)現(xiàn)球雷時不不要圍觀，不不要恐懼，巧巧妙地不讓球球雷觸到人體體，以防傷亡亡。2、普通建、構(gòu)構(gòu)筑物的防球球雷，主要是是對一些門窗窗洞口的防護(hù)護(hù)?？捎媒饘賹倬W(wǎng)罩將這些些洞口罩起來來進(jìn)行防護(hù)。在在煙囪和通風(fēng)風(fēng)管道等處可可裝上鐵絲網(wǎng)網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，網(wǎng)網(wǎng)格不大于4平方厘米。3、重要的建、構(gòu)構(gòu)筑物如高山山上的微波站站等可用整個個金屬網(wǎng)包起起來，進(jìn)行防防護(hù)。4、各類建、構(gòu)構(gòu)筑物的防球球雷還應(yīng)應(yīng)執(zhí)執(zhí)行以下制度度：（此制度度對防普通雷雷同樣適用）a、雷雨天氣應(yīng)應(yīng)關(guān)閉門窗；；b、雷雨天氣不不進(jìn)行各種人人工測量；c、每年春秋兩兩季都應(yīng)對接接地極進(jìn)行測測量，接地電電阻超過規(guī)定定數(shù)值者，均均應(yīng)采取措施施解決；d、每年春秋兩兩季都應(yīng)對避避雷設(shè)備進(jìn)行行檢查。檢查查連接部分有有無松動，接接地線有無斷斷線，一旦發(fā)發(fā)現(xiàn)立即處理理。5、一些特殊場場所，如各類類油庫，火、炸炸藥庫等，這這類場所的火火災(zāi)危險性比比較大，此類類場所遭球雷雷閃擊發(fā)生火火災(zāi)的事故也也時有發(fā)生。這這里，主要針針對這類場所所的防球雷措措施談幾點看看法。由于球球雷是沿地面面（或其他物物體）“漂行”的，體積一一般比較小，大大網(wǎng)格屏蔽網(wǎng)網(wǎng)也可被穿過過，所以防球球雷是很困難難的，但局部部防范還是可可以做到的。（1）對油庫局局部防球雷的的措施：a、對地面油庫庫的防球雷，主主要是呼吸閥閥。進(jìn)出油大大呼吸時，氣氣體的流量達(dá)達(dá)幾十平方米米/小時，應(yīng)采采取圓形鋼板板防護(hù)罩防球球雷（注1）。b、覆土油庫的的呼吸閥改造造后均用小房房子保護(hù)了，只只要將小房子子的透氣窗做做成二層鋼板板窗即可（注注2）。c、油庫的呼吸吸閥應(yīng)采用圓圓形鋼板防護(hù)護(hù)罩，排風(fēng)洞洞口采用二層層鋼板窗防護(hù)護(hù)即可。（金金屬部分接地地）d、天然洞油庫庫除了已裝門門窗外，所有有的洞口、通通風(fēng)口均應(yīng)裝裝鐵絲網(wǎng)防護(hù)護(hù)（注3）。（2）、對火、炸炸藥庫防球雷雷的措施：a、地面火、炸炸藥庫逐漸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移為其他倉倉庫就不再考考慮了。b、覆土炸藥庫庫、人工洞火火、炸藥庫有有庫門、窗、通通風(fēng)口的防球球雷處應(yīng)從管管理制度上采采取措施（具具體管理措施施如前建、構(gòu)構(gòu)筑物防球雷雷的管理措施施一樣）。（3）、特殊儀儀器的防護(hù)：：與油庫等設(shè)設(shè)備相連的各各種測量儀表表和儀器可用用金屬網(wǎng)罩進(jìn)進(jìn)行防護(hù)，網(wǎng)網(wǎng)格不大于4平方厘米。（這這個方法同樣樣也適用于和和其他建、構(gòu)構(gòu)筑物相關(guān)的的各類儀表、儀儀器的防護(hù)）注1：圓形鋼板板的防護(hù)罩為為內(nèi)、外球形形罩。外罩直直徑1m、內(nèi)罩直徑960mm，鋼板厚不不小于4mm。均勻打孔1000個、直徑5mm內(nèi)外罩均與與罐體連接，