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2014 年，中国西北师范大学的科学家们在球状闪电研究领域取得了重大突破，他们从科学角度报道了球闪的视频记录，为球状闪电的存在提供了首个实物证据。
当时，研究团队正在进行一项关于雷电光谱的研究项目。在一个雷雨交加的夜晚，研究人员带着光谱设备来到野外，准备在雷暴天气中绘制雷电的光谱地图。他们选择了一个视野开阔且相对安全的地点，将光谱设备调试好，静静地等待着雷电的出现。
随着时间的推移，天空中电闪雷鸣不断，一道道闪电划破黑暗的夜空。研究人员全神贯注地盯着设备，记录着每一次闪电的光谱数据。突然，一个意想不到的情况出现了。在距离他们不远处的地方，一个明亮的火球突然出现，这个火球就是球状闪电。
研究人员们被这突如其来的景象惊呆了，但他们很快就反应过来，意识到这是一个千载难逢的研究机会。他们迅速调整光谱设备，对准球状闪电，开始记录它的视频和光谱数据。球状闪电就像一个发光的球体，在空气中缓缓移动，它发出的光芒非常耀眼，颜色也在不断变化，时而呈现出橙色，时而又变成红色，还夹杂着一些其他的颜色。
在大约 1.6 秒的时间里，光谱设备完整地记录下了球状闪电的视频和光谱。研究人员们兴奋不已，他们知道，这是一次非常珍贵的观测记录。球状闪电出现后，并没有立刻消失，而是在空气中持续了一段时间，然后才逐渐消散。
回到实验室后，研究人员对记录下来的视频和光谱数据进行了深入的分析。他们发现，球状闪电的光谱同时包含了空气分子和土壤的谱线。这一发现表明，球状闪电的形成可能与土壤中的元素有关。在雷电击中地面时，强大的能量可能会使土壤中的元素蒸发，这些元素与空气中的分子相互作用，从而形成了球状闪电。
中国科学家的这一观测发现具有重要的意义。在此之前，虽然有大量的球状闪电目击报告，但由于缺乏可靠的实物证据，球状闪电的存在一直受到一些人的质疑。而这次中国科学家记录下的球闪视频和光谱数据，为球状闪电的存在提供了确凿的实物证据。这一发现得到了国际科学界的广泛关注，被美国物理学会选为年度进展之一。
中国科学家在 2014 年成功记录下球状闪电的视频和光谱数据后，并没有停止对球状闪电的研究。他们对这些珍贵的数据进行了深入分析，从中发现了一些关键线索，进而提出了基于等离子体微波空泡机理的球闪理论模型。
回顾那次观测，研究人员发现球状闪电的光谱同时包含空气分子和土壤的谱线。这一现象引发了他们的思考：假如球闪是由电离的空气组成，那么这个等离子体很可能贴在地面上，等离子体中的电子激发土壤元素使它们发光。这一发现为后续理论模型的提出奠定了基础。
在研究过程中，科学家们联想到了强激光领域的一个有趣现象。当一束强激光在等离子体中传输时，一小部分能量会被约束在等离子体中，自然演化成一个球状的等离子体空腔，空腔内部的电磁波是一个半周期的电磁驻波。不过，这些激光等离子体空泡只有微米尺度量级。而对于一个波长为30 厘米的微波，形成的空泡就跟球状闪电相仿。基于这些联想和分析，中国科学家提出了基于等离子体微波空泡机理的球闪理论模型。
其实，在这之前就有一些科学家提出过微波导致球闪的建议。1955 年，卡皮查就提出了这样的观点，他认为在一个共振腔里微波形成了稳定的驻波，波节部位击穿空气形成了等离子体火球。但他并没有说明微波是怎么产生的，而且实际中也不存在这样一个共振腔。尽管如此，由于卡皮查在科学界的地位，他的提议引起了很多人对球状闪电的兴趣。早在 1892 年，洛奇也提出过类似的建议。
后来，日本科学家做了金属波导内微波产生火球的实验，演示了火球穿过瓷板的特性。这一实验结果进一步证明了微波与球状闪电之间可能存在的联系。1969 年，也有人提出了球状等离子体空腔内约束微波的球闪猜测。
中国科学家提出的基于等离子体微波空泡机理的球闪理论模型，是在综合前人研究成果和自身观测发现的基础上形成的。该理论模型为解释球状闪电的形成和特性提供了一个新的视角。它不仅能够解释球状闪电的球形结构，还能在一定程度上解释球状闪电为何能包含空气分子和土壤元素的谱线。
为了揭开球状闪电的神秘面纱，科学家们不仅在理论上进行了深入的探索，还在实验室中付出了诸多努力，试图复制出类似球状闪电的火球。
早在 1900 年左右，科学界就开始尝试用直流放电来模拟闪电过程，期望能借此产生球状闪电。当时的科学家们认为，闪电是云层中电荷释放的现象，那么通过在实验室中模拟这种电荷释放，或许就能制造出球状闪电。他们搭建了复杂的实验装置，利用高压电源产生强大的电流，试图重现自然界中雷电发生时的物理条件。然而，尽管他们投入了大量的时间和精力，却始终未能成功制造出与自然界中球状闪电特征完全相符的火球。
在这个时期，电学怪才特斯拉也参与到了球状闪电的研究中。特斯拉进行了一系列独特的实验，他声称自己制作出了疑似球闪的火球。特斯拉的实验装置充满了创新和想象力，他利用自己发明的高频变压器等设备，在实验室中创造出了强烈的电场和磁场环境。在实验过程中，确实出现了一些发光的球状物体，这些物体在一定程度上与球状闪电的外观相似。特斯拉的这一成果引起了科学界的广泛关注，人们对他制造出的火球寄予了厚望，认为这可能就是球状闪电的实验室版本。
然而，几十年后，特斯拉的学生对他的实验记录进行了深入分析，发现这种火球的能量极低，与自然界中具有强大破坏力的球状闪电相比，相差甚远。这意味着特斯拉制造出的火球很可能并不是真正意义上的球状闪电，只是一种在特定实验条件下产生的类似现象。
后来，随着对等离子体研究的深入，人们发现等离子体与球状闪电可能存在某种联系。等离子体是由电子和离子组成的物质第四态，占到可见物质的90%以上，太阳就是一个巨大的等离子体。于是，科学家们开始尝试通过产生等离子体来制造球状闪电。他们利用各种方法在实验室中激发等离子体，如激光激发、射频放电等。虽然在实验中能够产生一些等离子体团，但这些等离子体团往往不稳定，很难形成像球状闪电那样规则的球形，并且也无法展现出球状闪电的其他特性，如长时间悬浮、穿过物体等。
到目前为止，科学家们在实验室中仍然未能成功产生类似球闪的火球。这一困境的原因是多方面的。首先，球状闪电的形成机制非常复杂，目前尚未完全明确。它可能涉及到多种物理和化学过程，包括电荷的分布、能量的释放、物质的相互作用等。在实验室中，很难精确地模拟出自然界中雷电发生时的所有条件。其次，球状闪电的出现具有随机性和不可预测性，它可能受到多种因素的影响，如大气环境、地理条件等。这些因素在实验室中很难完全重现，使得科学家们难以控制实验过程，从而增加了复制球状闪电的难度。此外，球状闪电的特性非常独特，它能够在空气中悬浮、移动，甚至穿过物体，这些特性在实验室中很难用现有的理论和技术来解释和实现。