球状闪电的带电水（雨）球学说

王为民 （四川南充市龙门中学 邮编 637103 电话 0817-5119185 Email：w_wm39@yahoo.com.cn）

摘要 本文提出了“球状闪电的带电水（雨）球学说”，以电动力学公式为基础，利用同种带电水（雨）球的近吸远斥现象解释球状闪电——带电水（雨）球的形成过程和它的一般特点，结论自然、科学、合理。

关键词 球状闪电 带电水（雨）球 近吸远斥

带电水(雨)球通过“近吸远斥”的形成和飘浮过程

球状闪电就是一个呈圆球形的闪电球。这种现象在1838年以前就有文献记载，科学家已研究超过160年，人们对此现象至今没有合理的解释。为了解释球状闪电的本质和它的形成原因，本文提出一个“球状闪电的带电水（雨）球学说”。

人们知道，球状闪电一般都在雷暴雨天气下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20至50cm，维持数秒到1~2分钟不等。它可以在空气中独立而缓慢地移动，路径不定。

为了解释这一现象，本人提出的“球状闪电的带电水（雨）球学说”的观点是：

在物理学中，有一个结论是带同种电荷的两个球体，“近吸远斥”。比如有一真空中的半径为R的带电量为Q的导体球，在距离它的球心距离为a（a > R)处，有一点电荷Q,那么,电荷Q受到这个带电导体球的作用力

F = [QQ’/a² - Q²R³(2a² - R²)/a³(a² - R²)²]/4πε。

式中的第二项是吸引力，而当a→R时，这一项的数值将大于第一项。可见，即使Q和Q带同种电荷,只要Q与Q的距离足够近，它就可以受到导体的吸引力。这是由于感应作用，虽然整个导体的总电荷是正电荷（或负电荷），但在靠近Q的球面部分可能出现负电荷（或正电荷）。（见郭硕鸿《电动力学》75页，高等教育出版社，1984年）

所以，在带同种电荷的积雨云中，带相同电荷的水滴出现“近吸远斥”现象。在带电水滴在云层中相互的碰撞过程中，“近吸”使水滴有机会成长成更大的水滴，直到形成球状闪电——带电水（雨）球。和其它带电水（雨）滴的“远斥”作用，使带电水滴有机会克服重力作用而飘浮起来。当然，还有上升气流的抬升作用共同发挥作用。

在克服水滴自身重力的过程中，带电水（雨）球所带电荷越来越多，带电量少，“远斥”力小的，不能克服重力的水滴因为重力作用而降落形成雨。

在特别强烈的雷暴雨的天气，特别巨大的带电水（雨）球——球状闪电产生的特别多，只是它一般在云层中和带相反电荷的带电水（雨）球——球状闪电，在高空相互吸引，相互放电，产生局部高温造成气体膨胀而爆炸，产生局部雷电活动，很少降落到地面上来。

带电水（雨）球——球状闪电上面，由于“近吸”作用而聚集了大量电荷，分布在带电水（雨）球——球状闪电的表面，它形成强大的电场而使水电离，产生很多氢离子和氢氧根离子，其中一部分电子在带电水滴的内部发生了向某一离子轨道的跃迁，释放出某一频率的光，有可能是可见光，让我们看到不同的颜色。

电子究竟跃迁在氢离子或氢氧根离子的哪一电子轨道（能级）上，这是带电水（雨）球所带电荷和氢离子与氢氧根离子，甚至包括作为水滴凝聚核的其它尘埃离子共同决定的。带电水（雨）球——球状闪电所带电荷分布在带电水（雨）球的表面，因为它们相互间的斥力作用而使水球成球形，它因为在前进过程中受到阻碍可能改变形状，一旦阻碍消除，它又可以因为自身表面所带电荷的斥力作用而恢复圆球形。

为什么它在前进过程中受到障碍物的阻碍而不破裂，这主要是前面讲的“近吸远斥”发挥的作用，这主要是因为“近吸”而使自身成为一个不能分离的整体。

带电水（雨）球的大小和所带电荷的多少，以及维持时间的长短（寿命）取决于积雨云水滴的密度和数量，所带电荷的多少，云层的厚度。所以，带电水（雨）球最可能是在雷暴雨下形成，因为它说明这样的积雨云电荷特别多，密度特别大，具备形成巨大球状闪电——带电水（雨）球的条件，在云层中带相反电荷的球状闪电——带电水（雨）球相互吸引，碰撞到一起形成雷电，它产生的冲击波，瞬间触发了更多大大小小带相反电荷的球状闪电——带电水（雨）球的相互吸引、碰撞和放电现象，产生剧烈闪光，并加热空气，使空气电离，并且急速膨胀而爆炸，产生雷鸣声，它们产生出来的冲击波如果得到连续加速作用，而导致带相反电荷的球状闪电——带电水（雨）球的连环放电现象，就可能在得到加速的路径上形成网状放电路径，这就是我们看到的闪电和听到的滚雷声响。

在雷暴天气，周围环境的电荷数量随着雷电活动的进行而减少，“远斥”产生的飘浮力逐渐减弱，在云层中没有机会放电的球状闪电——带电水（雨）球有可能在自身重力作用下而慢慢降落地面，一旦遇到合适的物体或动植物就会发生强烈的局部放电现象，产生局部高温，导致局部空气的急速膨胀，从而产生巨大的爆炸，造成强大的破坏力和强烈的声光电现象，树木可能被劈开，建筑物可能被摧毁，人畜可能被击中而死亡，凡此等等现象的发生。

我们知道，地球上的水受到太阳光的照射后，就变成水蒸气被蒸发到空气中。水汽在高空遇到冷空气便凝聚成直径只有0.01～0.02毫米，最大也只有0.2毫米的小水滴。它们又小又轻，被空气中的上升气流托在空中。就是这些小水滴在空中聚成了云。这些小水滴要变成雨滴降到地面，它的体积大约要增大100多万倍，在重力作用下降落到地面形成雨。那么，球状闪电——带电水（雨）球只是在这一过程中，形成了特别巨大大的带电水（雨）球而已。

1980年，本人在四川南充太平中学读高一的时候，我们正在教室里上自习，教室外下起了飘泼大雨，在一阵强烈的雷雨中，有同学喊，看教室外面，我们顺便看过去，看见两个绿色的火球象拳头一般大小，在教室外的台阶上跳跃着奔向前方跳过去，突然一道强光照亮了教室，同时一声巨响，震耳欲聋，大地一阵颤抖，大家一阵心惊肉跳。这场暴雨过后，第二天早上，我们到食堂去吃饭，看到昨天晚上上自习的教室外面的一颗高约20米的大桉树，从大约一半高处开始向上被劈成两半，数冠栽倒在地上。后来知道，这两个绿色的火球可能就是所谓的球状闪电。

根据本人前面提出的“球状闪电的带电水（雨）球学说”完全可以解释这一现象的发生。

参考文献

郭硕鸿 电动力学 北京 高等教育出版社 1984年2月 73~75页