民营医院发展前景:物理农业揭示：闪电背后隐藏着惊天秘密

或许我们站在窗户内面或惊恐或奇怪地看着、观察着闪电，一年又一年从孩时到拄着拐杖年年如此，可全世界没有几人能对闪电身后隐藏的秘密说得清楚，闪电也在像几百亿年前那样继续着它的延续。可悲的是闪电的震撼也并没有引起我们和我们脚下洛杉矶那边的红男绿女的追捧，也并没有多少个粉丝追着拍照，呵呵，不过地球上每年真的有几个铁粉丝找雷公签字啦....
遥望天空，地球上50亿人口有谁能知道闪电这个老祖宗年年闪上几十次、几百次、几亿次是为了什么？作为一个研究型的学者，我把这几十年来的相关的研究成果以科普的形式展现给大家，想以此让我们的孩子明白原来是这样啊。
揭开闪电背后隐藏的高度机密
1.闪电的基本知识
2.闪电与植物的关系
3.闪电与动物的关系
4.闪电与水生动物的关系
5.闪电与食用菌的关系

闪电是云与云之间、云与地之间和云体内各部位之间的强烈放电。
1.闪电的基本知识
暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有负电的云层相遇；负电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米)，但最长可达数千米。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3-5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后用所得的秒数除以3，即可大致知道闪电离你有几千米。
最常见的闪电是线形闪电，它是一些非常明亮的白色、粉红色或淡蓝色的亮线，它很像地图上的一条分支很多的河流，又好像悬挂在天空中的一棵蜿蜒曲折、枝杈纵横的大树。线形闪电的“脾气”早已被科学工作者摸透，用连续高速的照相机可以完整地记录线形闪电的全过程，并能在实验室成功地进行模拟实验。除了线形闪电，另外还有球形闪电和链形闪电，这两种闪电都比较少见。

1.1闪电类型
线状闪电  线状闪电与其它闪电不同的地方是它有特别大的电流强度，平均可以达到几万安培，在少数情况下可达20万安培。这么大的电流强度，可以毁坏和摇动大树，有时还能伤人。当它接触到建筑物的时候，常常造成"雷击"而引起火灾。线状闪电多数是云对地的放电。
片状闪电  片状闪电也是一种比较常见的闪电形状。它看起来好像是在云面上有一片闪光。这种闪电可能是云后面看不见的火花放电的回光，或者是云内闪电被云滴遮挡而造成的漫射光，也可能是出现在云上部的一种丛集的或闪烁状的独立放电现象。

球状闪电  球状闪电虽说是一种十分罕见的闪电形状，却最引人注目。它像一团火球，有时还像一朵发光的盛开着的"绣球"菊花。它约有人头那么大，偶尔也有直径几米甚至几十米的。球状闪电有时候在空中慢慢地转游，有时候又完全不动地悬在空中。它有时候发出白光，有时候又发出像流星一样的粉红色光。球形闪电多半在强雷雨的恶劣天气里才会出现。在线形闪电过后，天空突然出现一个火球，火球沿着弯曲的路经在天空飘游，有时也可能停止不动，悬在空中。这种火球喜欢钻洞，有时会从烟囱、窗户、门缝等窜入屋内，然后再溜出屋去。比起球形闪电，链形闪电的踪迹更难寻觅。目前，人们只知道它也是出现在线形闪电之后，与线形闪电出现在同一路径上，它像一排发光的链球挂在天空，在云层的衬托下好像一条虚线在云幕上慢慢滑行。球状闪电有时发出"咝咝"的声音，然后一声闷响而消失；有时又只发出微弱的噼啪声而不知不觉地消失。球状闪电消失以后，在空气中可能留下一些有臭味的气烟，有点像臭氧的味道。球状闪电的生命史不长，大约为几秒钟到几分钟。
带状闪电  带状闪电是由连续数次的放电组成，在各次闪电之间，闪电路径因受风的影响而发生移动，使得各次单独闪电互相靠近，形成一条带状。带的宽度约为10米。这种闪电如果击中房屋，可以立即引起大面积燃烧。
联珠状闪电  联珠状闪电看起来好像一条在云幕上滑行或者穿出云层而投向地面的发光点的连线，也像闪光的珍珠项链。有人认为联珠状闪电似乎是从线状闪电到球状闪电的过渡形式。联珠状闪电往往紧跟在线状闪电之后接踵而至，几乎没有时间间隔。
火箭状闪电  火箭状闪电比其它各种闪电放电慢得多，它需要l～1.5秒钟时间才能放电完毕。可以用肉眼很容易地跟踪观测它的活动。
黑色闪电  一般闪电多为蓝色、红色或白色，但有时也有黑色闪电。由于大气中太阳光、云的电场和某些理化因素的作用，天空中会产生一种化学性能十分活泼的微粒。在电磁场的作用下，这种微粒便聚集在一起，形成许多球状物。这种球状物不会发射能量，但可以长期存在，它没有亮光，不透明，所以只有白天才能观测到它。黑色闪电的形成令科学家无法解释。长期以来，人们的心目中只有蓝白色闪电，这是空中的大气放电的自然现象，一般均伴有耀眼的光芒！而从未看见过不发光的“黑色闪电”。可是，科学家通过长期的观察研究确实证明有“黑色闪电”存在。据观察研究认为：黑色闪电一般不易出现在近地层，如果出现了，则较容易撞上树木、桅杆、房屋和其他金属，一般呈现瘤状或泥团状，初看似一团脏东西，极容易被人们忽视，而它本身却载有大量的能量，所以，它是“闪电族”中危险性和危害性均较大的一种。尤其是，黑色闪电体积较小，雷达难以捕捉；而且，它对金属物极具“青睐”；因而被飞行人员称作“空中暗雷”。飞机在飞行过程中，倘若触及黑色闪电，后果将不堪设想。而每当黑色闪电距离地面较近时，又容易被人们误认为是一只飞鸟或其他什么东西，不易引起人们的警惕和注意；如若用棍物击打触及，则会迅速发生爆炸，有使人粉身碎骨的危险。另外，黑色闪电和球状闪电相似，一般的避雷设施如避雷针、避雷球、避雷网等，对黑色闪电起不到防护作用；因此它常常极为顺利地到达防雷措施极为严密的储油罐、储气罐、变压器、炸药库的附近。此时此刻，千万不能接近它。应当避而远之，以人身安全为要。1974年6月23日，前苏联天文学家契尔诺夫就曾经在扎巴洛日城看见一次“黑色闪电”：一开始是强烈的球状闪电，紧接着，后面就飞过一团黑色的东西，这东西看上去像雾状的凝结物。经过研究分析表明：黑色闪电是由分子气凝胶聚集物产生出来的，而这些聚集物是发热的带电物质，极容易爆炸或转变为球状的闪电，其危险性极大。
超级闪电  超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特，而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特，甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击，连13公里以外的房屋也被震得格格响，整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。

1.2袭击的时间
就在你阅读这篇文章的时候，世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电，其中有100次袭击地球。
乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛，是最易受到闪电袭击的地方。据统计，爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电，则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次，当时死了21个人。
大多数的闪电都是接连两次的.第一次叫前导闪接,是一股看不见的空气,一直下到接近地面的地方.这一股带电的空气就象一条电线,为第二次电流建立一条导路.在前导接近地面的一刹那,一道回接电流就沿着这条导路跳上来,这次回接产生的闪光就是我们通常所能看到的闪电了。

枝状闪电
美国怀俄明州红色沙漠上空云层内出现枝状闪电。云层内闪电是最常见的闪电，发生在积雨云中。

1.3闪电的温度
从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3—5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。

1.4闪电的成因学说
雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异，产生这种差异的原因，是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性，由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化。但是雷雨云的电是怎么来的呢? 也就是说，雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题。前面我们已经讲过，雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程，与云的起电有密切联系。科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布，进行了大量的观测和实验，积累了许多资料并提出了各种各样的解释，有些论点至今也还有争论。归纳起来，云的起电机制主要有如下几种：
A.对流云初始阶段的“离子流”假说
大气中总是存在着大量的正离子和负离子，在云中的水滴上，电荷分布是不均匀的：最外边的分子带负电，里层带正电，内层与外层的电位差约高0．25伏特。为了平衡这个电位差，水滴必须“优先’吸收大气中的负离子，这样就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时，较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重，就留在下部，造成了正负电荷的分离。

B.冷云的电荷积累
当对流发展到一定阶段，云体伸入0℃层以上的高度后，云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云，叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种：

a. 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
霰粒是由冻结水滴组成的，呈白色或乳白色，结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热，故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或H+)，离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差，高温端的自由离子必然要多于低温端，因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时，较轻的带正电的氢离子速度较快，而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此，在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象，造成了高温端为负，低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后又分离时，温度较高的霰粒就带上负电，而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流的作用下，较轻的带正电的冰晶集中到云的上部，较重的带负电的霞粒则停留在云的下部，因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

b. 过冷水滴在霰粒上撞冻起电
在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结，这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，只要它们被轻轻地震动一下，马上就会冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时，会立即冻结，这叫撞冻。当发生撞冻时，过冷水滴的外部立即冻成冰壳，但它内部仍暂时保持着液态，并且由于外部冻结释放的潜热传到内部，其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电，内部带负电。当内部也发生冻结时，云滴就膨胀分裂，外表皮破裂成许多带正电的小冰屑，随气流飞到云的上部，带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上，使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电
除了上述冷云的两种起电机制外，还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时，冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-)，却排斥正的钠离子(Na+)。因此，水滴已冻结的部分就带负电，而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时，是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中，摔掉表面还来不及冻结的水分，形成许多带正电的小云滴，而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用，带正电的小滴被带到云的上部，而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

卷须状闪电
美国佛罗里达马德拉海滩上空蜿蜒出现的卷须状闪电。在奥多兰和圣彼得堡之间的4号州际公路被叫做“闪电巷”，因为据报道，该地区比美国任何其他地区可看到更多的闪电。

海滩上空紫光闪现
随着手指状闪电在云间扩散开来，美国佐治亚州坎伯兰国家海滩上空紫光闪现

d．暖云的电荷积累
上面讲了一些冷云起电的主要机制。在热带地区，有一些云整个云体都位于0℃以上区域，因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云，云体位于0℃等温线以下的部分，就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。
在雷雨云的发展过程中，上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是，最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明，只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时，云才发展成雷雨云。飞机观测也发现，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子，而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制，必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。

空闪电撕开云层
闪电是云与云之间、云与地之间和云体内各部位之间的强烈放电。坦桑尼亚坦噶尼喀湖上空闪电撕开云层。坦桑尼亚的邻国----民主刚果共和国是世界上闪电发生最频繁的地方。据美国宇航局的资料显示，刚果每平方公里土地每年平均吸纳158次雷电。

2.闪电与植物的关系
闪电与植物生长发育有着直接的关系。在1990年以前，人们对地球大气中存在的大气电场感觉还很陌生，之后随着我国学者刘滨疆开展了大气电场与植物生物电流之间关系的研究之后，人们才认识到了大气电场以及后来称之为的空间电场也是植物生长必不可少的环境要素，同光、肥、水同等重要。后来的研究又陆续地完善了大气电场（空间电场）调控植物光合作用机理、植物的钙离子空间电场调控理论，并发现了空间电场与二氧化碳同补得产量倍增效应，还建立了空间电场与强化剂结合防治土传病害的技术方法、植物气传病害的空间电场防治方法。闪电相当于空间电场的迅变，它具有调节许多植物生理活动的能力，可以说没有大气电场，没有闪电就没有植物。

2.1呼吸作用的控制
当云对地为高电位，即云为正，地为负时，闪电就可迅速降低空间电场的强度，植物会强烈的吸收氧气吐出二氧化碳，相当于增强了植物的呼吸作用；而当正电云飘到植物群落的上方时则相当于空间电场强度的迅速增强，这个时候植物可以大量吸收二氧化碳，放出氧气，相当于提高了光合作用。
当云携带负电荷的时候，其飘移、闪电造成的植物生理反应恰好与正电云相反。
而云与云之间的放电过程产生大气电场或空间电场强度的变化视其分量的方向而对植物产生着强烈的调控作用。

2.2 钙离子的调控
我们利用同位素示踪方法研究了植物吸收磷、氮、碳、钾、钙这几种营养元素的离子态响应空间电场变化的规律，发现了在植物吸收的这些的矿物质营养中，只有碳酸氢根离子、钙离子对大气电场、空间电场的变化产生随动效应，也就是说利用空间电场强度的变化可以调控植物对这两种物质的离子态实施定向控制。
钙离子作为调控植物生理活动的第二信使已被科学界认可。空间电场就是一种能够定向驱动植物吸收和转运钙离子的调控因子，现在称为电钙调技术。

2.3空气氮肥化
植物无法从空气中汲取游离氮，只能从土壤中吸收硝态氮或氨态氮。HNO3随雨水落下与土壤中的盐类混合生成硝酸盐，也就是植物生长所需的氮肥。闪电产生时，能够使空气中的氮气与氧气发生反应:
N2+O2=2NO (高压放电)
2NO+O2=NO2
4NO2+O2+2H2O（水蒸气）=4HNO3
闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物，借雨水冲下地面。一年当中，地球上每一公顷土地都可获得几公斤这种从高空来的免费肥料。 闪电时，可以使大气空中的氧气化学合键发生改变，生成臭氧；同时也可以让氧气和氮气化合生成一氧化氮,这是天然固氮的一种重要形式。

2.4空气微生物的灭杀
闪电引起的空气击穿现象伴随着大量的臭氧产生，而臭氧是非常好的空气灭菌剂，因此一次雷阵雨过后会造成许多微生物种群优势交换，一些病害会消失。譬如，小麦的锈病自然消失和闪电的强度有着相关关系。

3.闪电与动物的关系
目前比较清楚的是每一次闪电过后，许多动物疫病就会消失。譬如，禽流感、高致病性猪蓝耳病等。

4.闪电与水生动物的关系
闪电能把大量的氮肥带入水中，营养浮游生物和底栖藻类，进而促进水生动物的生长。另一方面，水体的一些微生物会在云水间的闪电中死亡或激活，进而影响水生动物的生长发育与疾病的流行方式。大气至水体间的人工闪电能显著提高鱼的抗病力，其机理目前还不清楚。


5.闪电与食用菌的关系
众所周知，闪电后蘑菇会大量长出，其原因至少有4个：空气与土壤湿度大了、空间电场迅变导致菌丝快速转为菇蕾、微量的氮肥刺激了菇蕾的生长、负电荷云促进了蘑菇的呼吸作用。

大自然用一道粗闪电装饰了铁蓝色的天空。闪电和雷声同时发生，但是因为光的传播速度比声音的传播速度快，我们先看到闪电。计算闪电和雷声间相差的秒数，除以5算出的是雷暴“行驶”的英里数。除以3是公里数。





闪电花纹
古巴维纳勒斯谷上空出现的闪电花纹。闪电的速度每秒达15万公里，温度可达到3万摄氏度，比太阳表面的温度高4倍。


闪电花纹
古巴维纳勒斯谷上空出现的闪电花纹。闪电的速度每秒达15万公里，温度可达到3万摄氏度，比太阳表面的温度高4倍。


雷电击人的事时有发生，这没有什么可奇怪的，然而，雷电专门追击同一家族里的人，这就让人不解了。
美国人瑞克·迪玛瑞的曾祖父年轻时并不害怕雷电，所以有一天，也在牧场里干活时，遇到大雨，也没有躲，而是急着往家里跑。这时一道雷电击中了他。等到人们发现时，他已经死了。
瑞克的祖父知道自己的父亲是怎么死的，所以，他从来不在下雨天去牧场，就是下雨时他正好在牧场，也一定要找个地方躲起来。可是有一天，瑞克的祖父正坐在院子里的草坪上看报纸。突然来了一道闪电，老人被雷电击中了。他倒在地上，耳朵和鼻子还冒着烟，脸上紫红紫红的。他周围的草坪被烧焦了一大片。
瑞克的堂兄自然也知道这些情况，所以他每遇阴天也不敢到外边去。他以为这样，雷电就不会找上自己了。有一天，下雨时，他打了个电话，雷电通过电线，还是把他击死了。
瑞克不迷信，而且懂得很多科学知识。他不仅有好几个学士学位，而且干了22年航空失事率分析的工作，设计过多用途意外事故记录仪。他从来不相信祖上那些遭雷电击的事。但是，在他40岁那年，在一个下雨天他出门的时候，雷电追着他，好在他躲得及时。而且以后，这样的事情又出现了几次。要不是他躲避及时，早就被雷电击死了。从那以后，他便不得不时时注意保护自己。他先砍倒了房子周围的大树，拆掉了房上的电视天线，并用绝缘材料装修房子。在室内，他拔下所有的电器插头，把绝缘水晶玻璃片垫在床下。还在自己身上抹了一层防静电绝缘油，胳膊套上胶皮套袖，脚上穿一双胶皮靴子，可以说是武装到牙齿了。也怪，从此他触碰别人时，就会有一股电流冲过来。但是有关专家检查过他的身体后说，他和常人并没有什么不同。认为雷电专门追他是不可能的事。
一个晴朗的周末，好朋友台德约瑞克去郊外的湖上垂钓。瑞克本来不想去，但因为是晴天，而且船是木头的，船桨也是木头的。他这才放心地上了船。他只顾和朋友台德高兴地垂钓了，竟忘了天气的变化。等到瑞克注意观察天色时，远处传来了阵阵雷声。听到雷声，瑞克吓得把鱼竿扔到了船上。鱼竿碰到船底，发出了金属撞击声。瑞克的脸一下子变自了，因为他这才发现船底是铝制的。他赶紧和朋友台德向岸边划去。这时，雷声不断地在瑞克的身边响起。突然，台德大声地叫了起来：“你的嘴在冒火。”正说着，他们的船燃起了火苗，台德和瑞克跳进湖里，向岸边游去。瑞克在前面，台德在后面看到他身上通亮，整个骨架都呈现出来了。等到他们好不容易游到岸边时，云也散了，天也晴了。
这件事发生以后，瑞克再也不敢出屋了，整天躲在绝缘材料搭成的小屋里。瑞克及其家族招雷击的事，引起了科学家们的兴趣。但是至今没有人能讲清楚这是怎么回事。

谁还受到袭击
闪电的受害者有2／3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。在闪电击死的人中，85%是男性，年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。
苏利文也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员，曾被闪电击中7次。闪电曾经烫焦他的眉毛，烧着他的头发，灼伤他的肩膀，扯走他的鞋子，甚至把他抛到汽车外面。他轻描淡写地说：“闪电总是有办法找到我。”