神秘的倒置闪电喷射是真实的，科学家看到了最好的景象

自然界中最强大、最迷人的力量之一产生于风暴：巨大的光裂缝撕裂天空，将大量的电流发射到周围的大气中，当电流到达地面时，光裂缝就会进入地面。换言之，这就是我们通常认为的闪电。

上图：一系列图像显示了俄克拉荷马风暴上方的喷流形态。

但这种现象还有另一种表现形式，只是最近才被揭示出来：有时，它会从云层中向上喷发，形成巨大的蓝色电流“喷射”，冲向平流层。

人们对这一现象知之甚少，因为它是不可预测的，发生在大多数人看不到的地方，在一层暴风云之上。

但是，多亏了一位科学爱好者，2018年在俄克拉荷马州的一场风暴中，云层上方的这样一个巨型倒置闪电喷射被记录了下来（借助其他仪器收集的数据），科学家们已经能够在三维空间中详细研究它。

这一结果给了我们关于这一奇怪现象的新细节，这应该有助于更好地理解它是如何发生的以及为什么会发生。

佐治亚理工学院的物理学家和工程师利瓦伊·博格斯（Levi Boggs）说：“我们能够用真正高质量的数据绘制出这个巨大的喷射流的三维图。我们能够在云顶上方看到超高频（VHF）源，这是以前在这种细节水平下从未见过的。使用卫星和雷达数据，我们还能够了解到放电的非常热的先导部分在云层上方的位置。”

2018年5月14日晚上，由 Watec 微光相机拍摄到的闪电喷流是巨大的，从拍摄的画面中可以清楚地看到这一巨大的排放。

当博格斯得知这段录像时，他立即去寻找其他可能捕捉到这一事件的仪器的数据。这将是一个大丰收。

这个巨大的闪电喷流在附近的一个称为“闪电测绘阵列”的 VHF 闪电测绘系统、两个 NCEI 下一代天气雷达 (NEXRAD) 位置，以及 NOAA 地球同步运行环境卫星 (GOES) 上的仪器的范围内并已被记录。

这些丰富的数据意味着，利瓦伊·博格斯和他的同事能够进行深入的分析，重建闪电的复杂性。

上图：闪电喷射的 Watec 视频。

美国大学空间研究协会（USRA）的物理学家和工程师道格·马赫（Doug Mach）说：“包括闪电测绘阵列和两台地球同步光学闪电仪器在内的多个系统，都探测到了这条巨大的喷射流，这是一个独特的事件，给我们提供了更多关于巨大喷射流的信息。更重要的是，这可能是第一次用地球同步闪电测绘仪（GLM）设备在云层上方绘制出巨型闪电喷流的三维图。”

数据显示，这个巨型闪电喷流确实是一个庞然大物。它从最大高度约为8公里的云层，传播到大约10倍于此高度的地方 —— 几乎与地球大气层和外层空间交接的Kárán线一样远。

在此过程中，它向高层大气输送了大约300库仑的电荷。相较而言，一个典型的云对云或云对地闪电只传输约5库仑。

研究小组还能够确定，闪电放电的先导（电离空气通道）温度极高，超过4700摄氏度（8500华氏度）。与此同时，较小的等离子流线温度明显较低，约为200摄氏度（400华氏度）。

研究小组发现，这些流光开始在云顶上方传播，传播到海拔约80公里的较低电离层。这在云顶和电离层之间建立了电子连接，以每秒数千安培的速度传递负电荷。

不同的仪器显示，喷流的光学组件仍然相对接近云顶，在15到20公里的高度。但是，在22 ~ 45公里的高空发现了 VHF 辐射。

杜克大学的工程师史蒂夫·卡默（Steve Cummer）说：“VHF和光学信号最终证实了研究人员的怀疑，但尚未证实的是，闪电发出的VHF无线电是由称为‘流光’的小结构发出的，这些结构位于正在形成的闪电的最尖端，而最强的电流在这个尖端后面的一种叫做先导的导电通道中流动。”

然而，仍然存在许多问题。目前还不清楚为什么大多数闪电都是向下或侧向的，而这种闪电喷流却向上喷射的。研究人员认为，可能有什么东西阻挡了闪电向下或向其他云层移动。

虽然，俄克拉荷马风暴不是通常与喷气式飞机有关的类型，因为它发生在高纬度，而不是热带地区，而且发生在一年中的一个不寻常的时间，但它可以在这里提供线索。在这个巨型闪电喷流释放之前，几乎没有观察到向下的闪电。

博格斯解释说：“无论出于什么原因，通常都会抑制云对地放电。有负电荷的积聚，然后我们认为风暴顶部的条件削弱了最上面的电荷层，这通常是正电荷层。在没有我们通常看到的闪电放电的情况下，这个巨型闪电喷流可能会缓解云中过量负电荷的积聚。”

希望未来的闪电喷流能让科学家们找到答案。

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