http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-08-27
美科学家玻璃瓶中制造迷人北极光(图)
NASA的科学家在实验室中重现了北极光产生的条件，制造出了瓶装的北极光
格罗诺夫博士和他的夏季实习生花了一夏天时间制作了名为“Planeterrella”的玻璃容器，并重现了地球和其他一些行星上出现的极光现象。
新浪科技讯 北京时间8月23日消息，据国外媒体报道，近日，在美国弗吉尼亚州汉普顿的美国航空航天局(NASA)兰利研究中心，科学家在一个名为“Planeterrella”的玻璃容器中再现了迷人的北极光。
在这个圆顶的玻璃容器中有一个球体结构，而带电颗粒在磁场作用下发出了灿烂的光——自然现象北极光的形成也是同样的过程。实验设备基于19世纪的 “特洛拉”(Terrella)实验研制。特洛拉实验第一次揭示了当太阳发射的带电粒子与地球大气层中的原子碰撞时，在地球磁场影响下会发光的现象。
研制这一设备的格罗诺夫(Guillaume Gronoff)博士解释说：“它重现了距离地表80公里处的大气层，极光正是发生在那里。当带电粒子特别是来自太阳的粒子，猛然撞入大气层时，就会产生极光。”
在NASA的实验室中，玻璃容器中的带电氮原子发出了紫色的光，但我们通常看到的北极光是绿色的，这是由于大气中的氧气所致。研究者改进了19世纪的特洛拉实验，加入了更多的球体结构，使之重现出在其他行星上才会出现的尖椭圆形极光。
“’Planeterrella’使我们通过已知的程序来创造类似的现象，如火星上的极光。火星并不具有全球性的磁场，而是在个别地区存在磁场，”格罗洛夫博士说，“我们能再现木卫一(Io，伊奥)向木星发射粒子时发生的反应。我们也能模拟天王星和海王星上面的极光，这两颗行星的磁场正好朝向太阳。”
NASA的“Planeterrella”装置是在美国制造的第一个，而在欧洲有10个同样的装置。尽管该装置是解释极光产生因素间互相作用的有用工具，但格罗洛夫博士还是希望做进一步的改进，包括增加更多变量——如不同的气体等——来制造不同的颜色效果。例如，利用额外的磁场和二氧化碳，可以制造出与火星极光更加接近的实验室极光。(任天)
[新浪网]
美研究人员实验室成功制造球状闪电(图)
一个美国的研究小组在实验室环境下产生一种类似球状闪电的放电现象，他们利用特制的溶液产生出完美的等离子体云团，并成功使其维持大约半秒钟
新浪科技讯 北京时间8月21日消息，据英国广播公司(BBC)网站报道，美国的研究人员表示他们已经找到一种更加有效的方法，可以在实验室环境下产生一种类似球状闪电的放电现象。这个来自美国科罗拉多州的研究小组利用特制的溶液产生出完美的等离子体云团，并成功使其维持大约半秒钟。
在自然界中，人们发现球形闪电会悬浮在地面上空或穿过建筑，甚至是飞机的过道。但是由于球状闪电极其罕见，这就限制了科学家们对其开展有关研究工作。因此，美国空军学研究院的科学家们希望开发一种新的方法来帮助研究人员更好地理解这种奇特的自然现象。
有关这项研究工作的论文已经发表在近期出版的《物理化学学报》上。该项研究的第一作者麦克·林德赛(Mike Lindsay)表示：“我们一般使用球状闪电一词来描述几乎所有那些无法用自然界中通常所见那种闪电来描绘的闪电形式，如珠状闪电，或是所谓‘圣艾尔摩之火’，亦或是极光。这些并不是同一种现象，而是很多种不同的现象。”
辉光放电
根据一些报告，在1899年至1900年在科罗拉多斯普林斯停留期间，传奇的物理学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已经能够在其实验室中制造出球状闪电。但如果他当时真的已经实现了这样的技术，那么他并没有留下足以让其他物理学家能复制其试验方法的记录或文献。
目击者声称他们看到的球状闪电大小会发生剧烈变化，维持的时间长短以及运动的路径都非常混乱和无规律。不过，也有人对研究组的实验有不同的看法。瑞利·菲利普斯(Rhys Phillips)是一名闪电研究工程师和科学播音员，他表示：“至少对我而言，我认为我们现在所讨论的并不是闪电的范畴。我们知道闪电是两点之间的快速放电，比如从空中的云团向地面放电，然而有关的文献并未给出类似这样的描述。”
林德赛博士对这样的评论并无异议。在他们的研究组发表的论文中，他和同事们对先前已有的研究进展进行了描述，他们将其描述为是电解质溶液上方实现的“辉光放电”。而此次研究组进行的新实验继续沿用了此前一些早期试验的方法，但他们对这种方法进行了些许改进，目的是让产生的球状放电现象维持尽可能长的时间。
林德赛博士表示：“我并不认为我们制造的是闪电，尽管产生等离子云团的放电早期阶段现象与闪电拥有诸多相似之处。但事实上它们只是电弧，或者具体到本次实验当中，它们只是电解质溶液上方出现的电弧放电现象。随后发生的就是产生了一个等离子体云团。” 因此他说：“我会同意这样一种观点，那就是这并不是闪电，这两者之间存在差异。”
延长时间
实验小组使用高速摄像机对实验进行监测，他们发现增加电解质溶液的酸度将可以延长球状放电现象的维持时间。这样做的有意义的，因为这个制造出的球状闪电维持的时间越久，研究人员就有越多的时间能对其开展研究。
研究人员利用各种先进的监测设备对这个转瞬即逝的球状闪电的红外波段性质，它的密度以及内部结构随时间的改变等情况一一予以研究。研究的结果显示在这种球状闪电内部存在水汽和二氧化碳成分，另外还有其他一些目前还尚无法确认的成分。
尽管研究人员承认到目前为止，他们的这项实验是否具有代表性，或者说如果有代表性，这种代表性有多大仍然是一个“开放性的问题”。但研究组同意这样一种观点，即只有进一步延长这种球状闪电的寿命并对其开展更详尽的研究，才能最终找出这个问题的答案。
林德赛博士说：“我需要保持诚实：我们并不确定我们在实验中所产生的就一定是人们所说的球状闪电现象。”他说：“它们之间有很多相似之处，并且毫无疑问它们与其他一些现象，如‘圣艾尔摩之火’或珠状闪电等现象之间存在着明显的差异，那些自然现象已经得到充分的研究和解释。”他告诉BBC记者说：“我们的研究工作证明仍然有延长其寿命的空间，目前我们正在做与之相关的工作。我们将要采购一批新的设备来达成那样的目标。”(晨风)
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