球雷的形成和预防的

球雷的形成和预防的分析[摘要]本文文依据俄罗斯斯科学家在实实验室成功制制造出球状闪闪电的过程，联联系球状闪电电与地震的关关系，论述了了球状闪电形形成的几个条条件和形成过过程。并根据据球状闪电的的特点和性质质，提出了几几点预防球雷雷闪击的措施施。[关键词]球球雷球状闪电等离子体球雷（球状闪电电或球形闪电电，俗称滚地地雷或火球，还还有人称地震震光球），它它是一种罕见见的自然现象象，但早在我我国古代就有有文字记载（见见《周书》）：“（武王）九年（公元前1068年），（武王）既渡（黄河），有火自上复于下，至于王屋（山），流（动着化）为乌（有），其色赤，其声魄（响亮），云”。这是世界上最早的关于球雷的记载。在国内外报刊资料中也有关于球雷的记述，屡见不鲜。由它而引起的灾害事故也时有报道。黄岛油库、秦皇岛油库、总后人工洞油库等都是由球雷引起的爆炸火灾，造成了巨大的生命和财产的损失。然而，科学界对这一现象的解释仍然没有一个定论，关于它的形成至今仍是个迷。为了预防灾害，减少损失，有必要对它进行探讨。一、球雷的一些些特点普通闪电是云层层间、云地间间或云和空气气间的电位增增大到一定程程度时所发生生的猛烈放电电现象，而球球形闪电和一一般闪电的机机理不同。它它大多数发生生在雷雨天气气的树枝状线线形闪电之后后，有时也偶偶见发生在无无雷雨天气的的山区或潮湿湿地带、尤其其在地势很高高的地方居多多。综合有关关资料，球雷雷的主要特点点有：大小不不一，直径一一般几厘米到到几十厘米不不等，有时也也有直径大到到几十米的。主主要有赤红色色,有时也有黄黄、绿、白、黑黑等颜色。形形状多呈团球球状，是在空空中漂浮游动动的团状火球球。运行速度度有快有慢，多多数1至3米/秒，且速度度与当时气流流速度或电场场强度有关，常常沿着建筑物物、墙壁、林林木等物飘行行。有移动和和不移动的球球雷，移动时时无规律，有有滚动和跳动动之分，移动动时常发出滋滋滋声，它具具有一定的穿穿透能力，能能穿过缝隙、门门窗，进入室室内。在室内内转一圈之后后又溜了出去去。寿命不长长，从生成到到消失大约为为几秒钟到几几分钟不等，消消失时发出一一声沉闷的爆爆炸声，但有有时也有只发发出微弱的噼噼啪声而不知知不觉地消失失的。二、球雷形成的的一些看法（一）已有的理理论：近年来，球形闪闪电出现的次次数和由它所所造成的灾害害事故在不断断增加，人们们还观测到它它和其它一些些现象（如地地震、UFO）有着密切切的联系，这这引起了越来来越多的研究究者的兴趣和和重视。各国国的研究工作作在不断深入入。然而，对对球状闪电的的形成和性质质的解释远非非结论性的。甚甚至有人提出出了余留影象象的观点，怀怀疑球状闪电电的存在。他他们认为报导导的球闪是短短时强光造成成的可见的余余留影象，球球状闪电的许许多特征，包包括球闪的较较长寿命（和和普通闪电相相比而言）、运运动、以及颜颜色等，都认认为是光学效效应造成的。所所报导的球闪闪的气味和声声音，都归之之于与幻视有有关的心理作作用。然而，从从眼光学的角角度讲，余留留影象不能说说明球闪运动动时的固定大大小，固定颜颜色，也不能能说明在通常常报导的闪光光、发声和发发出气味之后后，竟不会重重视而完全消消失。另外，球球状闪电与雷雷暴有着密切切的关系，这这一点也是与与余留影象理理论相矛盾的的。一个理想的理论论必须要解决决球状闪电比比之普通闪电电具有较长寿寿命这一重要要问题。在空空气中能自由由漂游的高温温物体，其能能够辐射出光光的时间比球球状闪电所报报导的寿命要要小几个数量量级。例如，根根据核弹产生生的很大火球球的估计以及及根据聚焦激激光束放电产产生的很小火火球的估计，直直径为10厘米的高能能火球只能存存在大约0.01秒（Kapittsa，1955；Askar’yan等1967）。为了克克服这一困难难问题，提出出了两种理论论：一是认为为这种火球的的生命通常由由于一些特殊殊过程而延长长了；二是提提出有外界源源不断向火球球内提供能量量。据此，各各国研究者提提出了许多不不同的理论：：1，Kapittsa的射频理论论Kapilsaa他所描述的的球状闪电为为一等离子粒粒团，中心含含有一个热的的核心，其电电子温度约为为K，周围是部部分电离的电电子云，其温温度略低于KK。2，等离子体理理论这种理论认为球球状闪电是一一个等离子体体。此理论包包括涡旋模式式和强相互作作用等。3，核反应理论论为了解释球状闪闪电的大能量量，有人提出出了核反应理理论，但是对对于大气中怎怎样会出现适适合于这种反反应的条件，仍仍然很难解释释。4，相干辐射的的理论这种理论中提到到产生球状闪闪电的大气激激光机制。由由闪电放电在在大气压的空空气中获得激激光脉冲，激激光脉冲击中中固体表面时时产生等离子子体涡旋。5，由普通闪形形成球闪根据观测事实，球球闪常与普通通闪电联系在在一起。于是是，有人提出出了由普通闪闪电产生球状状闪电、或由由普通闪电转转换为球状闪闪电的观点。（二）我的看法法无论哪一种理论论都无法完整整地解释球雷雷现象。但将将各种理论结结合起来就可可以得到较为为全面、完整整的解释。笔笔者认为这些些理论中，等等离子体理论论较为合理。下下面，笔者根根据实验室制制得球状闪电电的过程，联联系球雷和地地震的关系，谈谈一谈自己的的看法：1、实验室制得得球状闪电的的过程据俄《科学信息息》杂志报道道，俄罗斯科科学院圣彼得得堡康斯坦丁丁核物理研究究所专家在实实验室中成功功制造出了球球状闪电。实实验所用装置置由一个连在在一起的电容容器组和两个个电极组成，其其中一个电极极是铜线圈，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来水；另一一个由碳棒组组成的中心电电极放在容器器水面以上的的地方。当中中心电极的碳碳棒被滴上水水滴时，两个个电极通电，中中心电极会释释放出等离子子束，并且分分离出发光的的等离子粒团团，如果两个个电极之间的的距离合适，等等离子粒团会会呈现圆球状状，成为球状状闪电。此外外，中心电极极所使用的材材料不同，这这种人工球状状闪电也会呈呈现出不同的的颜色。等离离子粒团的存存在时间受中中心电极尺寸寸大小和几何何形状、两个个电极之间的的距离、电流流强度和持续续时间、水的的温度和导电电性等多种因因素的影响。2、球雷和地震震的关系笔者还注意到一一个重要的现现象，那就是是球雷与地震震的之间的联联系。1997年7月贵阳出现现球闪，同年年8月桂林也出出现了球闪，半半年后，两火火球点连线偏偏南约居中处处发生了中强强地震，这种种现象在我国国极其罕见。但但在国外也有有记载，如美美国的地球物物理学家约翰翰—德尔注意到到本国新墨西西哥洲在1951年至1952年间曾多次次出现球雷，在在不足一年的的时间里，相相距一百余公公里处连续数数次发生4.0-----5.00级地震，这这种球雷可视视为“地震光球”，地震光球球大多出现在在地震发生前前几个月。这这种“地震光球”与伴随地震震而产生的地地光不同，地地光是刚一闪闪过，地震就就会来临，而而且不会爆炸炸，可是球雷雷往往发生在在地震的前几几个月。当然然，并不是所所有的地震前前都能观测到到这种球状闪闪电。也不是是所有出现过过球雷的地点点在几个月以以后都会发生生地震。3、我的观点根据上述现象和和实验，不难难看出，球闪闪其实是一种种放电现象。并并非只有普通通闪电才能产产生球雷，它它也可由其它它条件得到，如如实验中提到到的由铜线圈圈电极和中心心电极放电而而得到，地震震前由于地质质条件的变化化产生电势差差而发生放电电，进而产生生球闪。当然然，大多数球球闪发生在雷雷雨天气。从实验室制得球球闪的过程中中笔者推测球球闪的形成机机理。当两电电极电压达到到一定强度时时，两电极间间的水被电离离，产生呈阳阳性的氢离子子和呈阴性的的氢氧基离子子。这些离子子被水汽包裹裹着，水分子子能阻止两种种离子的复合合，从而可以以说明球闪的的较长寿命。适适当的水量使使得球的密度度非常接近环环境的密度，从从而阻止在球球的表面上产产生流体动力力学振荡。水水分子的表面面张力（由水水水中所溶解解的强电解质质和液态金属属的数值，估估计表面张力力为1---110尔格/平方厘米）维维持了等离子子体结构。根据上述球闪产产生的过程，笔笔者认为球状状闪电的产生生有三个条件件：（1），足够大大的电压差（2），适当的的中心电极（3），适量的的水。这三个个条件都具备备时才有可能能产生球闪。根据这三个条件件可以较好地地解释普通闪闪电时出现的的球闪和地震震前出现的球球闪。闪电时时，负梯级先先导相当于一一电极，这时时如果地面恰恰好有适当的的物体作为中中心电极，而而且两电极间间又有适量的的水量，就容容易形成球状状闪电。地震震前，地球深深处的岩石受受到挤压，在在压力作用下下两端会出现现电势差，一一端相当于一一个电极，另另一端刚好相相当于一个中中心电极，这这时如两电极极间恰好有适适当的水量，产产生的电势差差又足够大，两两电极间的放放电引起液态态水蒸发，并并使之发生电电离，进而产产生球雷。正正是由于这三三个条件同时时具备的概率率很小，所以以产生球雷的的概率也较小小。因此，即即使人们经常常看到闪电或或地震却很少少看到球闪。同同时，由于中中心电极的不不同，正如所所观测到的那那样，产生的的球状闪电的的颜色也各不不相同。另外外，球闪的存存在时间受中中心电极尺寸寸大小和几何何形状、两个个电极之间的的距离、电流流强度和持续续时间、水的的温度和导电电性等多种因因素的影响。这这就是每次观观测到的球闪闪寿命长短不不一的原因。三，球雷的危害害由于人们对球雷雷知之甚少，对对它的预防措措施也几乎为为空白。因此此，即使球雷雷出现的次数数不多，仍然然造成了巨大大的损失。也也正是由于对对它的不了解解，人们对它它产生了一种种恐惧心理，以以至遇到球雷雷时不知所措措。各种资料表明，球球闪具有巨大大的能量。有有着很高的温温度。它消失失时往往伴随随着爆炸，其其威力足可伤伤亡人、畜。有有时球闪落到到物体上面时时会喷出火花花，烧毁物体体或由上而下下留下燃烧或或融化痕迹，人人的皮肤碰到到球闪时可能能被灼烧甚至至造成死亡。球球雷还可毁坏坏建筑，电力力通讯设备，球球雷所经过处处无线电受干干扰，雷达监监测系统失灵灵。它们还可可破坏运行中中的飞机，引引发草场、林林木场、油库库等易然物的的火灾。如，1989年8月12日，我国黄黄岛油库起火火大爆炸，死死亡19人，伤61人，数百吨吨原油付之一一炬。大火烧烧了10个多小时经经济损失1400多万元，其其原因就是油油罐遭球雷击击中所致。四，对球雷的防防护球雷虽然有很大大的破坏力，但但目前对它的的预防确实是是个难题。普普通雷电用避避雷针避雷器器就可以解决决,球雷与普通通雷电形成的的物理过程不不同，性质也也不同，避雷雷针就不起作作用了。根据据已知的球雷雷的一些性质质和特点，可可以采取一些些措施尽量减减少球雷造成成的破坏。1、人在室外发发现球雷时不不要围观，不不要恐惧，巧巧妙地不让球球雷触到人体体，以防伤亡亡。2、普通建、构构筑物的防球球雷，主要是是对一些门窗窗洞口的防护护。可用金属属网罩将这些些洞口罩起来来进行防护。在在烟囱和通风风管道等处可可装上铁丝网网进行保护，网网格不大于4平方厘米。3、重要的建、构构筑物如高山山上的微波站站等可用整个个金属网包起起来，进行防防护。4、各类建、构构筑物的防球球雷还应应执执行以下制度度：（此制度度对防普通雷雷同样适用）a、雷雨天气应应关闭门窗；；b、雷雨天气不不进行各种人人工测量；c、每年春秋两两季都应对接接地极进行测测量，接地电电阻超过规定定数值者，均均应采取措施施解决；d、每年春秋两两季都应对避避雷设备进行行检查。检查查连接部分有有无松动，接接地线有无断断线，一旦发发现立即处理理。5、一些特殊场场所，如各类类油库，火、炸炸药库等，这这类场所的火火灾危险性比比较大，此类类场所遭球雷雷闪击发生火火灾的事故也也时有发生。这这里，主要针针对这类场所所的防球雷措措施谈几点看看法。由于球球雷是沿地面面（或其他物物体）“漂行”的，体积一一般比较小，大大网格屏蔽网网也可被穿过过，所以防球球雷是很困难难的，但局部部防范还是可可以做到的。（1）对油库局局部防球雷的的措施：a、对地面油库库的防球雷，主主要是呼吸阀阀。进出油大大呼吸时，气气体的流量达达几十平方米米/小时，应采采取圆形钢板板防护罩防球球雷（注1）。b、覆土油库的的呼吸阀改造造后均用小房房子保护了，只只要将小房子子的透气窗做做成二层钢板板窗即可（注注2）。c、油库的呼吸吸阀应采用圆圆形钢板防护护罩，排风洞洞口采用二层层钢板窗防护护即可。（金金属部分接地地）d、天然洞油库库除了已装门门窗外，所有有的洞口、通通风口均应装装铁丝网防护护（注3）。（2）、对火、炸炸药库防球雷雷的措施：a、地面火、炸炸药库逐渐转转移为其他仓仓库就不再考考虑了。b、覆土炸药库库、人工洞火火、炸药库有有库门、窗、通通风口的防球球雷处应从管管理制度上采采取措施（具具体管理措施施如前建、构构筑物防球雷雷的管理措施施一样）。（3）、特殊仪仪器的防护：：与油库等设设备相连的各各种测量仪表表和仪器可用用金属网罩进进行防护，网网格不大于4平方厘米。（这这个方法同样样也适用于和和其他建、构构筑物相关的的各类仪表、仪仪器的防护）注1：圆形钢板板的防护罩为为内、外球形形罩。外罩直直径1m、内罩直径960mm，钢板厚不不小于4mm。均匀打孔1000个、直径5mm内外罩均与与罐体连接，