《雷電的神秘面紗：那些鮮為人知卻又令人稱奇的自然現象》

雷電：自然的神秘力量與科學探索

雷電，是大自然中一種伴有閃電和雷鳴的雄偉壯觀卻又令人心生畏懼的放電現象。它源于帶電云層對地面建筑物及大地的自然放電，常常會對建筑物、設備，甚至人畜等造成嚴重破壞。因此，了解雷電的形成過程及其放電條件至關重要，這能幫助人們采取恰當措施，避免遭受雷電襲擊。關于雷電的知識極為豐富，本文將為你揭開其中一部分神秘面紗 。

雷擊不是 “報應”

盛夏 7 月的一天午后 3 點多，河北省某縣趙家溝上空烏云滾滾，緊接著震耳欲聾的雷聲傳來。正在鏟地的村民們趕忙收工往家跑。很快，傾盆大雨裹挾著冰雹傾瀉而下。50 多歲的趙會計因腿疼，扛著鋤頭落在了最后，鄰居老李陪著他。眼看到家了，突然一道亮光閃在趙會計的鋤頭尖上，“咔嚓” 一聲，趙會計被雷電擊倒。等鄉親們趕來，趙會計已不幸身亡。

趙家溝是個較為封閉的山溝，封建迷信思想尚未完全消除。對于趙會計的死，村民們議論紛紛。有人說這是 “雷公”“電母” 作祟，是老天爺的 “報應”，覺得趙會計之前肯定做了壞事，不然為啥只擊中他，而旁邊的老李卻安然無恙？

實際上，云里之所以會打雷、閃電，是因為云帶有電。在云的不同部位，聚集著兩種極性相反的電荷。電荷的存在使得云的內部以及云與地面之間形成強大電場。一旦條件成熟，云與地面之間、云與云之間、一塊云的不同部位之間，就可能爆發出強大的電火花，這便是閃電。閃電過程極為迅速，肉眼看上去，一次閃電只是短暫的一閃，但就在這瞬間，發生著復雜的物理過程。研究人員用連續高速攝影機記錄下閃電的全過程，原來一次閃電由幾次放電脈沖組成。

所謂脈沖，就是電流或電壓的短暫起伏。閃電中的脈沖一個接一個，脈沖之間的間歇僅百分之幾秒，后續脈沖沿著第一個脈沖的通道行進。這表明，閃電其實是斷斷續續的放電現象，一次閃電有幾次到幾十次的放電沖擊，全過程僅零點幾秒，所以我們看到的閃電總是一閃一閃的。地面與云體間放電速度極快，高達幾萬千米每秒，“迅雷不及掩耳” 形容的正是云地閃電造成的落地雷。閃電通道內電流巨大，可達幾萬到十幾萬安培。

人們常說 “我要瘦成一道閃電！” 這話有一定道理。閃電通道非常狹窄，直徑僅有幾厘米到幾十厘米。如此狹窄的空氣柱里通過這么大的電流，空氣會被燒得極熱。閃電出現時，周圍氣溫超 2 萬攝氏度，所以常見閃電呈白色。而且，由于閃電通道狹窄，有時幾個人同行，只有其中某個人會遭到襲擊，其他人則可能平安無事。比如《北京日報》曾報道，廣西永福縣廣幅鄉一家三口雷雨天睡覺時，只有妻子遭雷擊，丈夫和孩子卻完好無損。所以，雷擊是 “報應” 這種說法純屬無稽之談。

有閃電時，空氣受熱迅速膨脹，引發閃電通道內類似爆炸的聲波震蕩，傳到我們耳中就是雷聲。實際上，這是一種沖擊波，以 5 千米 / 秒的速度向四周傳播。其破壞能力很強，離閃電三四十米的玻璃窗都可能被震碎。一次閃電的雷聲能持續三四十秒，有時長達 1 分鐘。

人們總是先看到閃電，后聽到雷聲，其實閃電和雷聲是同時發生的。只是光的傳播速度極快，達 30 萬千米 / 秒，而雷聲傳播速度僅 340 米 / 秒，比光速慢得多。通過閃電和雷聲的間隔時間，就能算出閃電離我們的距離。

預防雷電，常見做法是在高大建筑物上安裝避雷針。因為雷電傾向于走 “捷徑”，高大建筑物最易遭雷擊。雷雨天氣要關好門窗，不使用電器，不在大樹下和高大物體下避雨。野外行走不要拿金屬物品。

神秘的 “閃電熔巖”

從前面可知，閃電通道狹窄，但究竟狹窄到什么程度，目前難以實地測量。不過，“閃電熔巖” 能幫助我們大致判斷。有報道稱，閃電通道最窄處僅有 1 厘米。

1966 年，在蘇格蘭阿倫島上工作的考古學家，在靠近科里村莊的地方，發現了一件令人驚奇的物品 —— 一塊閃電熔巖。從周邊沙石材質和年齡判斷，這塊閃電熔巖歷史長達 2.5 億年。它很可能是閃電襲擊沙丘頂部時形成的，閃電的高溫和能量輻射到沙丘上，使其發生化合反應變成玻璃，并塑造成一段空心玻璃管。

閃電熔巖在我國也有發現。一次，北京順義潮白河沙灘附近高壓線被雷電擊斷，電業搶修工人發現高壓線附近有個隆起半米高的沙灘，扒開一看，竟是一個高約 30 厘米的樹根狀奇石。經中國地質大學和中國科技大學等單位 30 多位教授近兩年研究、鑒定和分析，確認它是雷擊石 —— 閃電熔巖。2010 年 1 月 19 日，河北邯鄲某地，人們發現一堆似石非石、形似燒焦琉璃的東西，北京天文館專家帶回部分樣品分析，判定是閃電熔巖。化驗顯示，該樣品化學成分為 65% 左右的二氧化硅，以及鋁、鐵、鈉等多種氧化物。

閃電熔巖比隕石還少見，因為其產生條件極為苛刻。除了落地雷，還需有合適成分的土壤。一般來說，土壤中的二氧化硅要在 50% 以上，氧化鋁要在 20% 左右。此外，要有濕潤環境，砂巖熔化后，雨水、雪水等可起到淬火和瞬間冷卻作用，否則閃電很可能會汽化。

1752 年，身為印刷工人的富蘭克林，在雷雨交加的日子，冒著生命危險做了舉世聞名的風箏實驗，證明天上的雷電與人工摩擦產生的電性質完全相同。富蘭克林發明的方法在美國得到進一步發展，并在人造閃電熔巖實驗中得以體現。1997 年夏天，藝術家馬可庫倫姆進行了數以百計的嘗試，取得了豐富實驗成果。他制成的閃電熔巖大小各異，小的如同飲料吸管，大的有著名的 “閃電熔巖之母”—— 被吉尼斯世界紀錄載入史冊、尾巴開叉超過 5 米的最長閃電熔巖。馬可庫倫姆的閃電熔巖實驗都是與佛羅里達州立大學的國際閃電研究與實驗中心合作完成的，實驗基地靠近佛羅里達州斯塔爾克的國家保護基地。實驗中，他們先發射一些小火箭，射入 600 - 900 米上空的暴雨云層，效仿富蘭克林，在小火箭上綁極細銅線，使火箭與地面相連，將吸引來的閃電導入地面加以利用。

面紗未揭的神秘火球

一年夏天，一架民航客機飛往北京，午后兩點多，在 5000 米高空遭遇雨和雪花。幾分鐘后，“轟” 的一聲巨響，一個火球從前艙向后艙滾去，不過飛機沒有顛簸，通信聯絡正常。10 分鐘后，飛機在首都機場降落。檢查發現，機頭雷達天線罩上的避雷針被燒毀 8 毫米，機身前部下側蒙皮有燒焦麻點斑痕，飛機垂直尾翼被燒出一個小圓洞，機尾一個電刷被燒壞。乘客和機組人員雖安然無恙，但都被嚇出一身冷汗。類似情況，其他機組也遇到過，所幸都有驚無險。

有關專家認為，飛機是金屬體，在電場中飛行時，金屬表面因感應和摩擦帶電。帶電飛機表面遇到火球時，在電力作用下，有時會將火球引進機艙，并順著座艙里的穿堂風移動。而且飛機帶電后，表面電荷分布不均勻，機翼尖、天線等尖凸部位電荷更集中，這些部位附近空間電位差特別大，所以容易遭受火球襲擊，而機身和人員卻未受損害。

據調查，火球進入機艙情況少見，但在陸地上卻屢見不鮮。每年新聞中都有火球燒死、燒傷人畜，燒毀樹木、家用電器等的報道。1986 年 8 月 19 日 11 時許，湖南省古丈縣高望界巖托村，35 人在一空房躲雨，一個碗大的紅色火球進入房間旋轉，一聲巨響后，房中的木柱被劈開 2 米多長，造成 5 人喪命、9 人重傷、9 人輕傷。1989 年 8 月 12 日 10 時 5 分，球狀雷擊致使山東青島黃島油庫油罐起火，造成 19 人死亡、78 人受傷，直接經濟損失達 3540 萬元。

1965 年夏天，蘇聯科學家德米特里耶夫在鄉間度假。一天晚上，雷雨大作，一次強烈枝狀閃電后，出現一個深紅色火球，慢悠悠地飄向站在門旁的德米特里耶夫，一邊嗡嗡作響，一邊發出黃色、綠色和紫色火花。火球臨近時開始上升，隨后飄向樹林。茂密樹林擋住去路，隨著一個大火花出現，傳來木材劈裂聲后，火球消失在潮濕大氣中。在火球消失處留下一股刺鼻氣味的咖啡色煙霧，德米特里耶夫立即用燒瓶采集樣本。化驗結果表明，刺鼻氣味的是臭氧，咖啡色煙霧是氧化氮。

這些報道中的火球在氣象上被稱為球狀閃電。它很輕巧，一般呈球形，偶爾呈梨形，直徑通常 1 - 20 厘米，也有達幾米長的。火球顏色大多發紅，也有白色的。這種火球在枝狀閃電打到近地面處時容易出現，在我國多見于南方和山地。奇怪的是，球狀閃電喜歡鉆洞，有時會從煙囪、窗戶、門縫進入室內。它出現后，常隨氣流或導線移動，發出 “噼噼啪啪” 的聲音，但也有始終無聲的；消失時，往往發出沉悶巨響，并出現有氣味的煙霧。

球狀閃電的出現引發人們極大興趣，為探索其奧秘，科學家們投入大量精力，有人甚至進行模擬實驗。然而，現代科學至今仍未對其形成給出令人滿意的解釋。目前普遍認為，球狀閃電由化學過程引起。但也有人覺得，其形成與臭氧有關。枝狀閃電放電時，通道里的臭氧儲存大量能量。臭氧不穩定，容易分解，分解時釋放儲存的能量，使周圍溫度驟升，附近空氣中的氮分子變得活躍，與氧相互作用生成氧化氮，這種能量變化引發爆炸。

球狀閃電傷人事件在我國每年都有發生。目前，防避球狀閃電的唯一辦法是在雷雨天關好房屋門窗，避免出現穿堂風，因為避雷針對它不起作用。不過，相信隨著科學發展，球狀閃電的神秘面紗很快會被揭開。

聯珠閃電和黑色閃電

聯珠閃電和黑色閃電較為陌生，因為它們比球狀閃電更為罕見。從國外照片看，聯珠閃電形如一串發光珍珠從云底伸向地面，又像從天上向地上發射的一串信號彈。資料記載，1916 年 5 月 8 日，德國德累斯頓一座鐘樓上空發生過一次聯珠閃電，很多人目睹并做了記錄。人們先看到一個枝狀閃電從云底伸下擊中鐘樓，接著枝狀閃電通道變寬，顏色由白變黃。不久，通道漸漸變暗，但并非同時均勻變暗，于是明亮通道變成一串珍珠般亮點，從云底垂掛下來，十分美麗。據估計，亮珠有 32 顆，每顆直徑 5 米，亮珠之間聯線隱約可見。隨后亮珠逐漸縮小，形狀變圓，亮度變暗，最后完全熄滅。由于聯珠閃電出現機會極少，維持時間很短，所以人們對其成因一無所知。

比聯珠閃電更罕見的是黑色閃電。在人們印象中，不發光的閃電似乎不存在。畢竟放電現象，尤其是空中放電，一般都伴隨著耀眼光芒和隆隆轟鳴，所以閃電似乎不可能是黑色的。然而，經過科學家觀察以及對大氣物理、化學性質的探索，證實了黑色閃電的存在。長期觀察發現，自然界中，球狀閃電出現后，緊接著出現黑色閃電的情況并不少見。1974 年 6 月 23 日，在扎巴洛日城，蘇聯著名天文學家 B. 契爾諾夫親眼看到一次飛快滾動的黑色閃電。

當時是 17 時 45 分，一場大雷雨襲擊該城。契爾諾夫描述，先是強烈的球狀閃電，不一會兒，后面飛過一團黑色閃電，在灰色云層背景下十分清晰，這一現象讓他感到驚訝。更有趣的是，A. 包格旦諾夫上校在大白天的莫斯科地區，也看到一個平穩冒著氣的黑色閃電。上校說，這個黑色閃電直徑 25 - 30 厘米，看上去像霧中的凝結物，身后背景呈淡紅色陰影，周圍有深棕色光輪。后來，它像燒紅的大火球，飛快滾動，不久就爆炸了。

資料統計顯示，黑色閃電常出現在樹上、桅桿上、屋頂上和金屬表面，一般呈瘤狀，看起來像一團臟東西。如果這時有人觸碰、擊打它，它會立即冒煙或爆炸。飛機在空中遇到黑色閃電，后果不堪設想。所以，飛行人員和地面指揮人員都必須高度重視，充分了解其物理、化學性質以及處置辦法。

科學家研究認為，黑色閃電由分子氣溶膠聚集物產生。分子氣溶膠大量聚集是太陽輻射、云中電場、宇宙射線、球狀閃電等長期作用于空氣的結果，當然也受其他物理和化學因素影響。在這些因素作用下，大氣中生成無數帶有正負電的離子和氣溶膠活躍粒子。在一定條件下，這些粒子會聚集成分子氣溶膠狀物，一些化學活躍分子作為催生劑，引發聚集物燃燒或爆炸，這就是黑色閃電的形成過程。

黑色閃電是最危險的閃電，危害極大。它顏色不易被發現，雷達也難捕捉目標，常被誤認為是飛鳥或其他物體。飛機接近時，它會變成普通球狀閃電或立即爆炸，飛行員稱其為 “空中暗雷”，必須高度警惕。在地面上，如果黑色閃電落在飛機機體、雷達設備、儲油罐上，千萬不能觸碰，因為它很容易變成球狀閃電或發生爆炸。

雷電現象充滿了神秘與未知，從常見的閃電雷鳴，到神秘的閃電熔巖、球狀閃電、聯珠閃電和黑色閃電，每一種都蘊含著大自然的奧秘和科學的挑戰。隨著科學技術的不斷進步，相信我們對雷電的了解會越來越深入，也能更好地預防雷電帶來的危害，讓人類與大自然和諧共處。