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行業(yè)動(dòng)態(tài)

奇異多采的等離子體現(xiàn)象

日期：2019-07-30 09:05:43 點(diǎn)擊：0

瑰麗的極光
　　極光是大自然的一種美麗的奇景。它似五顏六色的光流，又似一條發(fā)光的銀河。有時(shí)它像紅色的絨幕飄忽于藍(lán)天，有時(shí)又像發(fā)光的蛇一樣游動(dòng)于高空；有時(shí)像熊熊大火照亮了天際，有時(shí)又像幾根巨大的光柱懇在空中。色彩絢麗，姿態(tài)萬(wàn)千，使人如臨仙境。這種奇景只有在靠近南北兩極的天空中出現(xiàn)，因而稱為極光。著名的北極旅行家烏沙柯夫在描述他在北極旅行時(shí)所看到的極光情形時(shí)這樣寫道：“要計(jì)算我們看到了多少次極光是不明確的。通常在同一天內(nèi)，甚至在問(wèn)—瞬間，天空中突然迸發(fā)出許多個(gè)形狀不同，顏色不同，高度不同的極光……發(fā)出奇異光久的極光在天空迸發(fā)著，非常引人注目?！?/span>
　　

　　然而對(duì)于這種仙境，除了旅行家之外，能經(jīng)常觀賞的人是不多的。我們把一年內(nèi)能看到極光的平均次數(shù)相等的地方用一條線連起來(lái)，稱它為極光等頻線，北半球等頻線的最大值為243，這條線通過(guò)美國(guó)阿拉斯加北部，加拿大北部、挪威北部、冰島南部，新地島南部等地。經(jīng)過(guò)列寧格勒的極光等頻線值為5，即一年中有五次看到極光的機(jī)會(huì)。經(jīng)過(guò)我國(guó)黑龍江省北部的極光等頻線值為l，而黑龍江南部，吉林北部、新疆等地十多年中才有一次機(jī)會(huì)看到極光。我國(guó)的中部和南部地區(qū)幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)看到。不過(guò)也有例外。1872年2月14日出現(xiàn)的一次核光，緯度只有三十多度的我國(guó)湖北光化縣都觀察到了，并作了詳細(xì)記載。更為稀罕的是，1909年1月25日出現(xiàn)的極光甚至連赤道附近的人都看到了。
　　

　　那么極光這種雄偉壯麗的自然現(xiàn)象是怎樣形成的呢?盡管自古以來(lái)人們就注意到這種現(xiàn)象，然而并不能解釋它。信仰宗教的人認(rèn)為極光這種“天象”是某種災(zāi)難的預(yù)兆。
　　最早對(duì)極光給予科學(xué)解釋的是羅蒙諾索夫。他在1753年《談?wù)動(dòng)捎陔娏Χa(chǎn)生的空氣現(xiàn)象》一文中指出，極光是由于電的作用而產(chǎn)生的?，F(xiàn)代的科學(xué)理論認(rèn)為，極光的形成跟太陽(yáng)活動(dòng)、地球磁場(chǎng)以及高空大氣都有密切關(guān)系。太陽(yáng)內(nèi)部由于極高的溫度和極大的壓力，不斷進(jìn)行聚變核反應(yīng)，釋放出大量的輻射能，同時(shí)還不斷地放射出大量的帶電粒子涌向茫茫宇宙空間。這些帶電粒子以每秒400一700公里的速度飛進(jìn)地球大氣層時(shí)跟氣體分子或原子碰撞，使氣體激發(fā)和電離，形成稀薄的等離子體，并放出光輝。那么，為什么只能在地球兩極附近看到呢？這是因?yàn)榈厍虮旧硎且粔K巨大的磁體，它的磁力線出現(xiàn)于地球兩極附近。由于地磁場(chǎng)的影響，從太陽(yáng)上飛來(lái)的帶電粒子不能直線運(yùn)動(dòng)，只能繞著磁力線打轉(zhuǎn)，沿著彎曲的磁力線螺旋式地運(yùn)動(dòng)到地球南北兩極附近的高空。極光一般出現(xiàn)在離地面100一400公里的高空。當(dāng)然也有例外。1932年8月9日在挪威看見(jiàn)了一次圓弧狀亮而紅的極光，離地面只有60公里。個(gè)別場(chǎng)合偶爾也能看到1000公里以上出現(xiàn)的亮而清晰的紫色極光。
　　壯觀的閃電
　　夏日炎炎，驕陽(yáng)似火，空氣又悶又熱。剎時(shí)間烏云密布，狂風(fēng)四起，電光閃閃，雷聲隆隆，滂沱大雨傾盆而下?！　?nbsp;
　　關(guān)于雷電的成因早在二百年前就有人探索過(guò)。有人在雷雨時(shí)把風(fēng)箏放到天空，從風(fēng)箏上引下一很很細(xì)的銅絲。當(dāng)風(fēng)箏鉆入云里之后不久，在銅絲末端就出現(xiàn)了電火花。說(shuō)明閃電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。閃電的物理過(guò)程是這樣的：在云的不同部位聚集了兩種極性不同的電荷，在云的內(nèi)部和云與地面之間形成了很強(qiáng)的電場(chǎng)，可達(dá)每厘米幾千伏甚至一萬(wàn)伏。如此強(qiáng)的電場(chǎng)足以使云內(nèi)外的大氣發(fā)生擊穿電離。形成一條狹窄的放電通道。通道內(nèi)電流高達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安培，溫度高達(dá)二萬(wàn)度以上，空氣被電離形成等離子體，并發(fā)出耀眼的亮光，這就是閃電。最常見(jiàn)的閃電形式是線狀閃電，其形狀猶如倒懸空中的縱橫樹(shù)枝，又像是地圖上一條支流茂密的河流。

　　另有一種奇異的閃電形式就是球狀閃電，它一班出現(xiàn)在強(qiáng)雷雨的惡劣天氣里。線狀閃電后天空突然出現(xiàn)一個(gè)火球，大的直徑有幾米，小的只有二三十厘米?；鹎蛴袝r(shí)呈粉紅色，有時(shí)發(fā)出白光。有時(shí)在空中上下游蕩，有時(shí)隨風(fēng)慢慢飄動(dòng)。有時(shí)球狀閃電落到物體上噴射出火花，燒毀物體。碰到人畜，將其表皮灼傷，甚至造成死亡。更為有理的是，球狀閃電有個(gè)怪脾氣，它“喜歡”鉆洞，往往從煙囪、窗戶、門縫進(jìn)入屋內(nèi)，在屋里轉(zhuǎn)一圈又溜出去了。這種球狀閃電雖然極為罕見(jiàn)，可是很早以前就有入對(duì)它作了仔細(xì)的觀察并作了詳細(xì)記載。北宋時(shí)期的科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中曾記載了一次球狀閃電的詳情；“內(nèi)侍李舜舉家曾為雷暴所震。其堂之西室，雷火自窗間出，赫然出檐。人以為堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墻壁窗紙皆黔。有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀扣者，銀悉焙流在地，涪器曾不焦灼。有一寶刀，極堅(jiān)鋼，就刀室中用為汁，而亦儼然”。

　　1962年7月22日傍晚，泰山玉皇頂上也曾發(fā)生過(guò)一次球狀閃電。據(jù)目擊者記載，那天傍晚，電閃雷鳴，突然有一個(gè)直徑約15厘米的殷紅色火球，從窗縫潛入室內(nèi)，窗戶的木條均被撕裂?；鹎蛞悦棵攵?、三米的速度在室內(nèi)輕盈地游蕩。從床單上面碾過(guò)，留下一道熔焦的痕跡。大約3—4秒鐘之后，又從煙囪中迸出。即將離開(kāi)煙囪之際，發(fā)出一聲爆炸聲，火球隨即消失。煙囪被炸掉—角，室內(nèi)暖水瓶膽亦被震為碎片。
　　絢麗多彩的霓虹燈
　　當(dāng)夜幕降臨的時(shí)候，人們就會(huì)被街頭絢麗多彩的霓虹燈所吸引。你看，在高樓大廈的上面，在大商店的櫥窗里，在影劇院、音樂(lè)廳的前面，一幅幅精心設(shè)計(jì)的霓虹燈圖案發(fā)出鮮艷的奇光異彩，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，時(shí)斷時(shí)續(xù)，交相輝映，產(chǎn)生迷人的效果。霓虹燈為什么會(huì)發(fā)出如此絢麗的光彩，它跟普通的電燈有什么區(qū)別呢?

　　其實(shí)，霓虹燈就是運(yùn)用人工方法產(chǎn)生低溫等離子體的最簡(jiǎn)單儀器。將玻璃管彎成一定形狀，抽掉管內(nèi)的空氣，再充入少量的特殊氣體，然后在玻璃管兩端封上電極，接上一萬(wàn)伏左右的電壓(電流極小)。管內(nèi)氣體在很強(qiáng)的電場(chǎng)下產(chǎn)生電離，形成等離子體，當(dāng)然電離度也只有0.01％左右；在這過(guò)程中發(fā)出光來(lái)。這個(gè)過(guò)程叫輝光放電。不同的氣體發(fā)出不同顏色的光。根據(jù)圖案設(shè)計(jì)的要求，在管內(nèi)充入不同氣體。如果需要鮮艷的紅色，那就充入氖氣；需要悅目的綠色，就充入水銀蒸汽；需要迷人的紫色，就充入氬氣；需要艷麗的黃色，就充入火氦氣；如果充入氫氣，那么就會(huì)發(fā)出暗紅色光。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)師的精心構(gòu)思，巧妙安排，就能組合成一幅幅美妙別致的圖案。然后再制作一個(gè)特殊的控制線路，那么具有不同形狀充入不同氣體的玻璃管就會(huì)按照預(yù)定程序分別產(chǎn)生輝光放電，發(fā)出各種顏色，形成一幅美麗的圖案，加上開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制作用，更增加了光怪陸離的迷人效果。

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