等待閃電


文章出自:中國國家地理 2014年第05期 作者: 張超 

標(biāo)簽: 天文地理   

在暴風(fēng)驟雨中,電閃雷鳴的場景讓人或者心有恐慌,或者激昂振奮。國外有很多拍攝閃電的攝影師,他們捕捉著閃電稍縱即逝的精彩與壯觀。如今中國也出現(xiàn)了一批追逐、關(guān)注閃電的人,本文作者就是其中一員。對于閃電這種大家既熟悉又陌生的景觀,他將從嶄新的視角來為我們進(jìn)行解讀。
樹枝狀閃電下的廣州塔
廣州市珠江畔
夏季夜晚的羊城廣州,暴風(fēng)雨即將來襲。被稱作“小蠻腰”的廣州塔燈光閃爍,卻難以掩蓋天空中閃電明亮的光芒。在全世界,平均每秒鐘大致會(huì)有600次閃電發(fā)生,它們并不是稀缺的風(fēng)景,世界上也有不少研究者和攝影師在追逐閃電,這樣的人群,如今在中國也日益龐大起來。攝影/林詩
圖1
北京天文館
東漢學(xué)者王充在 《論衡》一書中提到:“雷者,太陽之激氣也。”支持這個(gè)觀點(diǎn)的現(xiàn)象之一是:每年陰歷五月,日照最強(qiáng)烈的時(shí)節(jié),雷電也最為頻發(fā)。
在中國東部受到暖濕季風(fēng)影響的廣大地區(qū),夏季也是閃電攝影師最為忙碌的季節(jié)。拍攝閃電時(shí),地面的景致很重要,天文館的天文圓頂(圖1 攝影/朱進(jìn)),乃至高壓電線架(圖2 攝影/Robert Llewellyn/c),在攝影師的策劃下都可以成為圖片中的精彩元素。需要說明的是,在空曠的場所或者樓頂拍攝閃電,存在風(fēng)險(xiǎn),不建議輕易嘗試。
圖2
高壓電線架

突如其來的暴雨,讓3月底的香港飽受雷雨之災(zāi)。一個(gè)香港的朋友和我抱怨,屋子里成了游泳池,收拾起來苦不堪言。盡管報(bào)道香港暴雨與積水的圖片非常之多,但他家的“游泳池”形成得實(shí)在蹊蹺——那個(gè)朋友住在18樓,地表積水無論如何也倒灌不進(jìn)房間。

不用問也知道,這位仁兄看到下雨,便將窗戶完全打開,架好相機(jī)拍攝閃電,足足拍了半個(gè)晚上。為了保護(hù)相機(jī),他特意給照相機(jī)做了防雨罩,屋子里面任憑雨澆。

其實(shí)我完全可以理解這位朋友的癡狂,在人類頭頂?shù)拇髿鈱又校?樣?xùn)|西變化多端,勾起人們無限的探索欲望,它們分別是:云、閃電、流星和極光。作為其中最為劇烈刺激的閃電,更能吸引人們?nèi)プ分穑ヅ臄z。

不常見的閃電類型

閃電同樣可以按照形態(tài)分成不同的類別:最常見的是線狀閃電、樹枝狀閃電和片狀閃電,相對少見的包括帶狀閃電、鏈狀閃電、珠狀閃電、火箭閃電、球狀閃電等。

帶狀閃電
移動(dòng)的云與地面反復(fù)放電
帶狀閃電是非常罕見的閃電,它由云地間連續(xù)的來回放電構(gòu)成,由于放電位置受到風(fēng)的影響而發(fā)生位移,各次放電的線路并不重合,而形成一條帶狀。
火箭閃電
北京回龍觀上空的暴力美學(xué)
北京夏季雷暴時(shí),攝影師在西北部回龍觀方向記錄到的火箭閃電。粗大而明亮的電光從天而降,緩慢而豎直地落下,如火箭升空過程的視頻倒放,為我們展示著“暴力美學(xué)”。攝影/侯柯
片狀閃電
天穹中無形的光芒在閃爍
片狀閃電沒有明顯可見的形態(tài),它看起來好像是在云面上方天穹的閃光。這種閃電可能是云內(nèi)閃電被云層遮擋而造成的漫射光,或者是云層后面火花放電的回光。攝影/Pekka Parviainen

世界上有不少喜歡追逐風(fēng)暴的人,有些人追逐的目的,便是去拍攝閃電。不過我們所能見到的故事,總是美國中西部一些攝影師開著車,在地廣人稀的平原上追拍閃電,而世界上大部分精美的閃電作品也正是出自他們之手。

莫非在中國,沒有追逐閃電的人嗎?

追逐閃電的中國攝影師

“兄弟,跟我去趟戈壁吧!咱們?nèi)ヅ拈W電!”

去年在新疆克拉瑪依地區(qū)出差時(shí),我接到這個(gè)電話。當(dāng)時(shí)時(shí)間是下午5點(diǎn)多,室外光線大好,北面的云如山巒起伏,非常壯觀。這位攝影師我很熟悉,他以風(fēng)光攝影見長,經(jīng)常為了拍攝特殊光線下的景象而一路驅(qū)車狂奔??磥磉@次閃電拍攝,他也早已構(gòu)想了心中的畫面。

果不其然,和這位攝影師相遇后,一路向北進(jìn)發(fā),不到兩個(gè)小時(shí),便來到一片典型的雅丹地貌地帶,此時(shí)不遠(yuǎn)處已經(jīng)電閃雷鳴,西斜的陽光尚能斜斜地照在巖石上,這真是絕佳的光線。而這位攝影師朋友馬上架起大畫幅相機(jī),開始等待閃電,并期待把它們與夕陽中的雅丹地貌組成精彩的畫面。不想,閃電還沒來,雷暴云卻迅速移了過來,天空變得漆黑,大雨瞬間而至,我們只好匆匆收拾器材躲進(jìn)車子,狼狽而逃。

海上霹靂
中國南海海域
中國南海,原本風(fēng)平浪靜的海面上,雷雨云滾滾而來,一道利閃突然從天而降,擊中了一艘貨輪。在平坦開闊的水域,航行的船舶為雷雨云放電提供了理想的觸發(fā)點(diǎn),因而有著較高的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。這張圖也告訴我們,避雷針等防雷裝置是多么重要。攝影/李朝良

地處干旱區(qū)的新疆,雷雨非常難得,不過可惜的是,這次拍攝終以失敗告終。那位攝影師說這是常事,在白天把閃電和地景完美地拍攝到一起,本來就非常困難,何況使用大畫幅相機(jī)進(jìn)行純膠片的創(chuàng)作呢。

這位追逐閃電的朋友并不是我認(rèn)識(shí)的唯一喜歡閃電的人,另一位生態(tài)攝影師徐健也是如此。在徐健眾多作品中,一張表現(xiàn)中國特有物種“寶華木蘭”的照片,可以稱得上是國內(nèi)不多的植物生態(tài)大片之一。這張照片中,徐健用了超廣角鏡頭,將國家瀕危的木蘭植物花朵放在前景,而背景便是夜空中的一道閃電,整個(gè)畫面氣氛渲染得非常到位。而徐健也不止一次和我提起拍攝這張照片的故事,他特地選了一朵位置較低的木蘭花,將光線布置好后一直在連續(xù)拍攝。由于閃電出現(xiàn)是絕對的隨機(jī)事件,能在短時(shí)間曝光中迎合上閃電的機(jī)會(huì)便非常少。好在運(yùn)氣不錯(cuò),終于有一次閃電被曝光在畫面中,而更絕的是閃電游走的方向,正好刺中了那朵木蘭花。

無論是新疆的風(fēng)光攝影師,還是用閃電做背景的生態(tài)攝影師,在他們眼中,閃電是一種神奇的元素,它可以將普通的風(fēng)光片變成大作,也可以將平淡的植物照片變得富有沖擊力。

在色影無忌論壇,我看到幾位追逐閃電的攝影師發(fā)布的精彩圖片。雖然場面壯烈,但是由于時(shí)間和活動(dòng)空間有限,大多數(shù)閃電的圖片拍攝于樓頂?shù)纫曇伴_闊處,一張張翻下來不免審美疲勞。閃電究竟該如何拍攝?我問過很多攝影師這個(gè)問題。除了技術(shù)方面的解答,我得到的最有營養(yǎng)的答案來自北京天文館的館長朱進(jìn)。

“‘胸有激雷而面如平湖者,可拜上將軍?!拈W電同樣如此,面對激烈的自然景象,你需要冷靜如解物理題般計(jì)算拍攝參數(shù)。如果想和其他攝影師有所不同,你還需要看出閃電間的差別——閃電在國際上有著較為明確的分類體系,盡管追逐閃電的人很多,但是從科學(xué)的角度看,一些類型的閃電至今并沒有精彩甚至于清晰的圖片?!?/p>

很遺憾,朱進(jìn)先生提到的這種閃電攝影師,即便在全世界,目前也是寥寥無幾。

九州風(fēng)雷雨季登山須防雷擊
北京金山嶺長城
長城背景下的雷電交加,讓人不由想起清末龔自珍的詩句:九州生氣恃風(fēng)雷??墒沁@令人
神情激蕩的場景,也暗含著難以預(yù)知的潛在危險(xiǎn)——北京周邊的長城與烽火臺(tái)大多修建在山脊,在夏季的登山季節(jié),雷擊事件常有發(fā)生。云層與地面間的放電過程中,瞬間電流強(qiáng)度甚至能達(dá)到幾萬安培,盡管其持續(xù)時(shí)間通常只有幾十微秒,但破壞力不可小覷。攝影/汪錫銘

閃電的類別如何劃分?

在中國的古星圖上,存在著一些稀奇古怪的星座。比如在秋季星空中,有“云雨”、“雷電”、“霹靂”三個(gè)星座。中國古人把云氣天象也一并歸入天文之中,閃電現(xiàn)象當(dāng)然也不能例外,中國最早關(guān)于閃電產(chǎn)生災(zāi)害的記載產(chǎn)生于西漢,記錄的是雷擊造成大火,燒掉山林草木的事情,而第一次閃電傷人的記錄則在南北朝時(shí)期,說的是當(dāng)時(shí)一次打雷,屋子沒事,但人被劈死一個(gè)。

閃電的盛宴——在云和山的彼端
河北省承德市灤平縣
在地面想要看云層內(nèi)以及云際間的閃電也并非難事。在暴風(fēng)雨快要結(jié)束的時(shí)候,常可以看到閃電在云間不斷地出現(xiàn),由于電流強(qiáng)度相對較低,它們通常比較安靜,很少帶來震耳欲聾的雷聲。在這張圖片中,云層與地面放電、云層間放電、云層內(nèi)放電以及云層與空氣放電的現(xiàn)象幾乎在同時(shí)上演。
攝影/章佳杰

中國古人早已注意到雷電,但“雷”和“霹靂”曾被看作兩種現(xiàn)象。如今我們早已知曉,閃電(也就是霹靂)與雷是在云層放電時(shí)同時(shí)產(chǎn)生,之所以先看到閃電后聽到雷聲,是因?yàn)槁曇粼诳諝庵械膫鞑ミh(yuǎn)遠(yuǎn)比不上光的速度。

那么在現(xiàn)代科學(xué)中,朱進(jìn)先生所提到的雷電類型又究竟是如何劃分的呢?

誰與誰在放電

閃電形成的原因

按照閃電發(fā)生的位置,大概可將其分為云層與地面放電、云層間放電以及云層內(nèi)放電幾大類別。一年中,地球上總共發(fā)生的閃電大約有10.4億次,其中約75%是云層間放電與云層內(nèi)放電,25%為云層與地面放電。雖然比例較低,但云地之間的放電仍然對人類的生活有著巨大影響。

人們自古就在試圖解釋雷電的成因,西漢淮南王劉安在《淮南子》中就有這樣的描述:“陰陽相薄為雷,激揚(yáng)為電。”這樣的感性認(rèn)知相當(dāng)準(zhǔn)確,后來,西方的物理學(xué)引入了電荷的概念,對閃電的解釋也就更加清楚:雷雨云來臨時(shí),一片云中的正電荷與另一片云中的負(fù)電荷相互吸引,就會(huì)產(chǎn)出云層間放電。
如果云層底部的負(fù)電荷與地面上相等強(qiáng)度的正電荷相互吸引,并將空氣擊穿,就形成云層與地面間的閃電。在空曠的環(huán)境下,云地間閃電往往擊落在樹木或者高大的建筑物上。由于放電的具體形式不盡相同,閃電的形態(tài)也就呈現(xiàn)出多樣的類別。
繪圖/張瑜

在雷雨天,天上的閃電形狀千變?nèi)f化,而氣象學(xué)對其形態(tài)的闡述,無非這么幾點(diǎn):樹枝狀閃電、線狀閃電,其中線狀閃電是指有一個(gè)主通道,沒有什么分支的形態(tài);而樹枝狀閃電是指枝椏交錯(cuò)的閃電。除此之外,似乎對于閃電的形態(tài),人們很少追究,倒是對于閃電形成的方式討論頗多。

如果隨便翻開一本介紹閃電或者大氣現(xiàn)象的書,便會(huì)發(fā)現(xiàn)閃電的形成有好多種方式,比如云—地閃電,指的是從云層通向地面的閃電;地—云閃電指的是從建筑物尖端通向云層的閃電,類似的還有云際閃電、云體內(nèi)部閃電等。其中產(chǎn)生于云體和大地間的閃電,又由帶電正負(fù)的不同、方向的不同和是否有回?fù)?,分成?個(gè)小類型。之所以氣象學(xué)家和物理學(xué)家對閃電的形成方式進(jìn)行如此詳細(xì)的分類,是因?yàn)橄嚓P(guān)的研究有助于人類更多了解自然界中電荷的產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方式——這絕不僅僅是現(xiàn)象的收集。

球形閃電
或誕生于土壤
閃電中,最為神秘的種類當(dāng)屬有著“胖子閃電”稱號(hào)的球狀閃電。關(guān)于球狀閃電有很多具有傳奇色彩的記載:“愛鉆縫隙,鉆過縫隙后,依然是球狀;上世紀(jì)80年代疑似鉆入蘇聯(lián)一架客機(jī)的機(jī)艙;球狀閃電消失時(shí)會(huì)有巨響,并伴隨臭氧和一氧化氮的味道……”關(guān)于球狀閃電的照片,可信度較高的可謂少之又少,然而西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院袁萍教授(本頁右上圖,左一)帶領(lǐng)博士生岑建勇、薛思敏在青海省大通回族土族自治縣的雷暴監(jiān)測中,幸運(yùn)地用光譜儀記錄到一次球狀閃電從產(chǎn)生到消失的全過程。袁萍女士說:“那是一次非常強(qiáng)的閃電放電,聲音像爆炸一樣。閃電打到地上,引發(fā)出一個(gè)球。它存在了1.64秒,發(fā)光直徑大約5米,消失時(shí)沒有發(fā)出聲音?!?br>供圖/袁萍

不常見的閃電

如連珠、如絲帶、如火箭

一些關(guān)注閃電,并且懂得其物理學(xué)內(nèi)涵的人,確實(shí)被幸運(yùn)之神眷顧了。在閃電收集的歷史上,這樣的故事不少。

1938年6月的一天夜晚,暴雨傾盆,靜靜頓河岸邊的羅斯托夫市中,一位蘇聯(lián)氣象學(xué)家注視著窗外一條條從天而降的閃電。忽然在東方,一道炫目的光跡驟然映亮了天空,在這短暫的光明之后,夜空重歸黑暗,但就在此時(shí),在這道霹靂的軌跡之上,仿佛綴滿了顆顆珍珠,連成一道斷斷續(xù)續(xù)的線,隨后便銷聲匿跡。

這位氣象學(xué)家忽然意識(shí)到,這可能是一種非常稀有的閃電現(xiàn)象,他看了看時(shí)間,差不多是當(dāng)?shù)赝砩?0點(diǎn),于是認(rèn)真做起了記錄——這便是羅斯托夫1938年的連珠閃電事件,這個(gè)故事之所以廣為流傳,是因?yàn)檫B珠狀閃電實(shí)在太稀有,這位氣象學(xué)家記錄當(dāng)?shù)亻W電17年,才有了一次這樣的發(fā)現(xiàn)。

比連珠狀閃電稍微多見的,還有一種閃電。有一次我的一位朋友整理他拍攝中央電視塔上的閃電過程照片,便發(fā)現(xiàn)有一道閃電形狀詭異,它不像別的閃電那樣成絲狀,而是一個(gè)寬闊的帶狀,其中還有很多并行的紋理,有點(diǎn)像一條半透明的絲帶,這便是“帶狀閃電”。對于帶狀閃電的解釋也較為容易,那是因?yàn)殚W電在從云層竄到地面,然后迅速回?fù)舻皆贫?,之后再反?fù)回來,而在這個(gè)過程中,這個(gè)通道因?yàn)轱L(fēng)或者其他原因發(fā)生了移動(dòng),因此拍攝出來不是線狀而是帶狀。

我的另一位生態(tài)攝影師朋友還有這樣的經(jīng)歷,一次他去司馬臺(tái)長城拍攝,未曾想忽遇暴雨,電閃雷鳴,慌忙中趕緊下撤,而就在此時(shí),天空出現(xiàn)一道非常明亮的閃電直擊地面,它不像普通閃電那樣在幾十微秒間迅速完成,而是緩慢、筆直地往地面壓下來,歷時(shí)將近1秒。山上游客不少,有些人皮膚被這道閃電烙下黑色印記,所幸性命無憂。這種奇怪的閃電,因?yàn)槠湫螒B(tài)特征以及緩慢的移動(dòng)速度,被命名為“火箭閃電”——只不過這道火箭,不是緩慢升空,而是從天而降。

而說起形態(tài)最為奇異的閃電,不能不提到一個(gè)讓很多人都非常感興趣的話題,球狀閃電。

這是世界上第一次用光譜儀記錄下的球狀閃電的全過程,通過光譜分析,這個(gè)球狀閃電中的發(fā)光成分主要來自土壤中的硅、鐵、鈣等元素。這或許一定程度上印證了前人的猜測:“閃電擊中土壤,讓元素硅蒸發(fā)到空氣里,形成一個(gè)球狀的區(qū)域,它逐漸氧化發(fā)光發(fā)熱,那就是球狀閃電?!?/div>
圖片中,球狀閃電位于左下方;彩色部分是云對地閃電和球狀閃電的光譜。第二張圖片顯示,云對地閃電消失,只剩下球狀閃電。球狀閃電持續(xù)約1.64秒,其亮度和顏色也有變化(如本頁左上的圖表)。盡管高速攝像儀器錄下的圖片像素有限,但經(jīng)過放大,我們?nèi)匀豢梢钥辞暹@個(gè)球狀閃電的變化。它開始是亮白色,邊緣有一點(diǎn)紫色,紫色又變成綠色、粉色。然后,好像炭要燃盡那樣,變成紅色。最后縮小,直至消失。
云層內(nèi)放電、云層與空氣放電
雷雨云頂部與底部的正負(fù)電荷同樣可以相互吸引,并產(chǎn)生閃電。有時(shí)云內(nèi)的電荷還會(huì)與空氣發(fā)生感應(yīng),形成云層與空氣的放電。
繪圖/張瑜

西北師范大學(xué)的研究人員捕捉到了球狀閃電

如今若是在網(wǎng)絡(luò)上搜索“球狀閃電”,有兩個(gè)消息非?;鸨?。其中一個(gè)是科幻小說家劉慈欣的作品,在這部科幻小說中,球狀閃電被描繪成一種宏觀的量子態(tài),從而擁有了很多奇異的特性。另一個(gè)新聞則是蘭州西北師范大學(xué)的研究人員最近拍到了球狀閃電,并記錄下其光譜——在此之前,國際上并無非常清晰的球狀閃電照片,更不要說與之相關(guān)的科學(xué)分析。

球狀閃電之所以深入人心,多半來源于一些歷史上離奇的故事,以及和UFO相關(guān)的傳說。球狀閃電飄浮的記錄屢見不鮮,一些人看到空中飄浮的不明飛行物,如果沒有別的線索,常會(huì)聯(lián)想至球狀閃電在搞鬼,然而這一切都沒有定論。對于球狀閃電的影像記錄,更是爭論不斷,而有些科學(xué)家為了找尋球狀閃電,耗費(fèi)了畢生精力。

北京鬃積雨云中的閃電
2012年6月14日黃昏,北京西邊的天空中出現(xiàn)如蘑菇云般的巨型“鬃積雨云”。
鬃積雨云間,云層間放電以及云層與空氣放電不時(shí)出現(xiàn),場面很壯觀。攝影/李欣
火山閃電——在巖漿與濃煙中閃耀
2013年日本櫻島火山噴發(fā)
在沒有云層的陸地表面,
閃電仍然會(huì)以令人驚嘆的方式在自然界出現(xiàn)。2013年日本櫻島
火山爆發(fā)時(shí),人們在火山口
記錄到大量的閃電現(xiàn)象。
火山閃電,在美國阿拉斯加、
日本、印度尼西亞的火山活動(dòng)
過程中都曾經(jīng)出現(xiàn),不過在中國,
尚未有相關(guān)的記錄。
攝影/Martin Rietze/c

在瑞士的圣薩爾瓦托山上有一座陳舊的觀象臺(tái)。上世紀(jì)中期,當(dāng)?shù)氐臍庀髮W(xué)家伯格曾在這里工作了三十年,他工作其中的一個(gè)目的,便是希望拍攝到一張球狀閃電的照片。但是事與愿違,伯格整理了數(shù)千張照片,只從其中發(fā)現(xiàn)了一些單個(gè)亮點(diǎn)圖像。然而伯格并沒有將其解釋為球狀閃電,反而用其他理論解釋了這些現(xiàn)象,他懷疑,或許球狀閃電并不存在。

照片無疑是球狀閃電存在的確鑿證據(jù)。在上世紀(jì),疑似球狀閃電的照片還是可以找到一些,比如在1933年,物理學(xué)家杰森拍攝了“球狀閃電”的照片。伯格對于這些照片態(tài)度非常嚴(yán)謹(jǐn),他幾經(jīng)核實(shí),發(fā)現(xiàn)杰森的照片,其實(shí)是在風(fēng)暴中被引燃的煙火筒。

伯格對于球狀閃電照片的批駁有很多次,比如1951年,有人發(fā)表了一張奇怪的球狀閃電,這個(gè)閃電通體渾圓,而在一端如同頭發(fā)一般,滋生出很多分支,看樣子有些像如今人們手里拿的煙花。于是伯格和作者的爭論又開始了,伯格列舉了多種可能,否定這張照片是真正的球狀閃電,而原作者固執(zhí)己見,最后只好不了了之。

在歷史上,相對較為公認(rèn)的一張球狀閃電圖像,是一張攝于上世紀(jì)30年代的胖橄欖形球狀閃電。而最為證據(jù)確鑿的圖片,則是中國科研人員在青海拍攝到的。由于球狀閃電非常稀有,此次國內(nèi)科學(xué)家的拍攝也并非刻意為之,蘭州西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院袁萍教授的研究組本為拍攝普通閃電的工作,卻不料記錄到一顆直徑為5米的球狀閃電飄浮,雖然只存在了1.64秒,但還是記錄到閃電的運(yùn)動(dòng)過程:上下飄浮水平移動(dòng),顏色也發(fā)生了改變。

巧合的是,當(dāng)時(shí)光譜儀也在工作,這就可以了解這鬼魅一樣的球狀閃電究竟包含了什么樣的化學(xué)元素。經(jīng)過最終的測算,光譜儀顯示閃電中的元素包括硅、鐵和鈣——和巖石圈中的主要成分完全一致,相關(guān)的光譜分析最終發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物《物理評論快報(bào)》。

分析結(jié)果或許支持了很早以前的一種假說:球狀閃電本來并不成球,而是閃電擊中地面時(shí),將沙土中的二氧化硅等物質(zhì)蒸發(fā),并使其形成一個(gè)球狀的發(fā)光體。

受到圣·艾爾摩庇護(hù)的

達(dá)爾文考察船

并不是什么人都喜歡閃電的壯美。

前不久在網(wǎng)上流傳了一組照片,幾位驢友外出登山,忽然發(fā)現(xiàn)頭發(fā)如仙人球般向上立了起來,因?yàn)閺膩頉]有見過這種現(xiàn)象,幾個(gè)人紛紛拍照留念,當(dāng)他們剛剛離開所在的位置,那里便發(fā)生了雷擊。

在野外登山,雷擊是致命的危險(xiǎn)。京北的霧靈山頂峰是有名的落雷區(qū),若是在地表沙石上細(xì)細(xì)尋找,便會(huì)發(fā)現(xiàn)不少黑色的印記,那便是雷擊后的痕跡。若是去分析沙石的成分,便會(huì)發(fā)現(xiàn)其中富含鐵元素,正是因?yàn)檫@些礦物的存在,讓雷擊概率大大增加。雷擊究竟是怎么發(fā)生的?其實(shí)從那幾個(gè)人頭發(fā)變仙人球的經(jīng)歷上,我們就基本可以理解了:當(dāng)云底帶有大量負(fù)電荷后,會(huì)讓大地發(fā)生感應(yīng),正電荷會(huì)累積到地表,如果有金屬,那么更容易集中在金屬上,如果有突起物,便容易集中在突起物上,累積到一定階段,云地之前的電壓足以擊穿空氣時(shí),便出現(xiàn)了雷擊。

野外雷擊事件,大多數(shù)擊中的是巖石、沙土以及樹木,這些物體在瞬間高溫下會(huì)出現(xiàn)特殊的變化,比如雷擊的沙石會(huì)融化蒸發(fā),甚至在空中形成球狀,產(chǎn)生類似火山玻璃或者玻璃隕石的物質(zhì)。如果雷擊倒樹木,便會(huì)將其瞬間炭化并出現(xiàn)密集整齊的紋路,據(jù)說,雷擊木在東北的大興安嶺還常被用來制作成刀劍形狀的護(hù)身符,庇護(hù)兒童平安;而南方的一些地方,則認(rèn)為雷擊木是難得的琴材。

紅與藍(lán)——不為人知的電光精靈
大氣層的高空放電
藍(lán)色噴流,是在強(qiáng)電場下大氣對流層頂部向高空噴射的電光,其發(fā)光時(shí)間大約是每次0.3秒(下圖 繪圖/Victor Habbick Visions)。在更高的高空,大約距離地面80至100公里的位置,還可以看到搖曳的神秘紅光,以及短暫閃現(xiàn)的紅色光環(huán),它們被稱作“紅色精靈”與“淘氣精靈”(上圖 繪圖/張瑜)。中國臺(tái)灣地區(qū)的一些研究團(tuán)組在十年前就開始對“藍(lán)色噴流”和“紅色精靈”等現(xiàn)象進(jìn)行研究,并在追尋過程中大有斬獲;在中國大陸,中國科學(xué)院大氣物理研究所近兩年間也獲得了與高空噴流相關(guān)的影像??墒羌幢闳绱耍鞣N高空中的精靈,距離人類還是太過遙遠(yuǎn)和神秘了,科學(xué)家只能猜測著去理解它們。

話接前文。在登山時(shí),頭發(fā)向上豎起,是很危險(xiǎn)的預(yù)兆。其實(shí)是在登山時(shí),還有可能遇到其他類別的詭異現(xiàn)象。蘇聯(lián)曾有一隊(duì)登山愛好者出行活動(dòng),將要抵達(dá)山頂時(shí),突然風(fēng)云大變,電閃雷鳴,人們嚇得夠嗆。不過正在這時(shí),有人發(fā)現(xiàn)同伴的頭發(fā)上著火了!然后別人的頭發(fā)上也冒出了“火苗”,甚至手指尖、照相機(jī)上都出現(xiàn)了火苗。雖說是火苗,但似乎并沒有怎么燙手,一段時(shí)間后,隨著雷電的減弱,火苗也便消失了——這就是傳說中的圣·艾爾摩之火現(xiàn)象。圣·艾爾摩是天主教傳說中的圣者,人們相信他能夠庇護(hù)出海船只的安全,當(dāng)海員們在電閃雷鳴時(shí)發(fā)現(xiàn)桅桿之上閃爍著一團(tuán)“火焰”,便認(rèn)為這是圣·艾爾摩在保佑著他們的航行。

受到圣·艾爾摩之火庇護(hù)的還有達(dá)爾文。這位著名的生物學(xué)家在19世紀(jì)搭乘小獵犬號(hào)進(jìn)行環(huán)球考察時(shí),曾在途中寫信給他的摯友、植物學(xué)家史帝芬·韓斯洛(J.S. Henslow),信中說當(dāng)船停泊在阿根廷拉普拉塔河河口時(shí),“每樣?xùn)|西都像是著了火,天空閃亮,水中有光點(diǎn),甚至連桅桿頂端都有藍(lán)色的火焰”。

圣·艾爾摩之火
神跡?火焰?還是閃電?
航海時(shí)代,歐洲的船員在雷雨中多次觀察記錄到,帆船的桅桿頂端等位置,閃爍著如火焰般的藍(lán)白色光,這種神秘的現(xiàn)象被命名為圣·艾爾摩之火。著名的美國科學(xué)家與政治家富蘭克林,在1749年通過觀察提出,圣·艾爾摩之火的本質(zhì)不是神跡也不是火焰,而是電。這是一種大氣電離現(xiàn)象,如火焰般閃爍的,是伴隨空氣分子電離而產(chǎn)生的冷光,它們不會(huì)對船只和人有任何傷害。繪圖/Shella Terry

真正揭秘圣·艾爾摩之火的人,是生活在18世紀(jì)的美國人富蘭克林。他是第一位驗(yàn)證閃電存在的科學(xué)家,同時(shí)也是《獨(dú)立宣言》的簽署者之一。在富蘭克林看來,這種“火焰”是一種放電現(xiàn)象。現(xiàn)代科學(xué)也證實(shí)了這一點(diǎn):是在強(qiáng)電場下,空氣分子化為等離子體,它在導(dǎo)電的過程中放出的光輝,因此形成這種相對冷的光,一點(diǎn)都不燙。

而這種放電的“火焰”,并不只有圣·艾爾摩之火一種。

失蹤的航班

是否與高空閃電有關(guān)

在2014年3月馬航370航班失去聯(lián)系的前兩天,有猜測說會(huì)不會(huì)是閃電毀壞了通訊系統(tǒng),后來這樣的可能性被很快排除。確實(shí),大多數(shù)人在飛機(jī)上都不太希望看到閃電,畢竟雷暴云對于航行來說,是很大的威脅。由于云體內(nèi)氣流劇烈,還伴隨著各種放電過程,所以飛機(jī)遇到雷暴,一般還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)躲著為妙。

不過倘若飛機(jī)能從某朵雷暴云旁邊經(jīng)過,特別是起飛或降落時(shí),可以看到云體內(nèi)部的閃電過程,那就是“云內(nèi)閃電”。甚至還有些閃電脫離云體之外,若是在地面上看到,因?yàn)樗h(yuǎn)離云體,仿佛憑空出現(xiàn)在藍(lán)天中,人們稱之為“晴空霹靂”。

如果能再飛得高一些,我們還有機(jī)會(huì)看到更加奇怪的閃電。在大氣對流層的頂端,一種叫做“藍(lán)色噴流”的大氣放電,形似藍(lán)色彗星,從云體向天空沖去。在更高空,還有更為神秘的放電現(xiàn)象,比如水母狀的紅色精靈、環(huán)形的淘氣精靈。

然而,對于這些自然界中的放電現(xiàn)象,人們給出的卻是一個(gè)個(gè)不確定的解釋。如今我們?nèi)粝氆@得雷電知識(shí),只需上網(wǎng)搜尋便是,但即便科技發(fā)達(dá)的今天,這些對于雷電乃至放電現(xiàn)象的記錄和理解,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人類對身邊其他事物的認(rèn)知深度。

高空放電現(xiàn)象的形態(tài)與色澤,如極光般絢麗。遺憾的是,我們不僅對它們了解甚少,即便在攝影技術(shù)非常發(fā)達(dá)的今日,記錄到這些閃電的圖片仍然難以尋覓。我的一位朋友在飛機(jī)上經(jīng)歷了雷暴天氣,當(dāng)其他人慶幸飛機(jī)安全著陸時(shí),這位朋友卻在為沒有邂逅到夢寐以求的高空閃電而懊惱。

他的遺憾,讓我想起另一位閃電攝影師的故事。那位攝影師能準(zhǔn)確地預(yù)知閃電即將發(fā)生的位置,而比別人更加從容地完成拍攝。他能夠記錄下自然界的稍縱即逝,可是卻抓不住屬于自己的愛情——因?yàn)榘V迷于氣象攝影,他的女朋友最終離他而去。

生命中的不可預(yù)知與稍縱即逝的自然現(xiàn)象,不知哪個(gè)更難把握。

追逐閃電的中國攝影師
廣州市荔灣區(qū)大坦沙島
在制作這篇報(bào)道的過程中,我們看到中國攝影師用各種拍攝手段獲得的閃電照片,比如長時(shí)間曝光、多次曝光,甚至還有不少用手機(jī)現(xiàn)場捕捉到的精彩瞬間。除了技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),捕捉閃電的影像還需要一點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)氣——無論是誰,你永遠(yuǎn)不知道下一道閃電出現(xiàn)在哪里。 攝影/韋國
中國東部地區(qū),2014年的雨季即將來臨。那些或者追逐、或者靜候閃電的攝影師,已經(jīng)開始為新的一輪拍攝做好準(zhǔn)備。攝影/林詩

責(zé)任編輯 / 高新宇  圖片編輯 / 王寧 

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