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地球愤怒了?科学家拍到巨大的能量束射向太空

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科学家确认有史以来最强大的逆向闪电。


俄克拉荷马上空的“巨大喷流”(视频截图。请将手机左转90度后观看)。Chris Holmes

闪电是云层对地面,或云层内部横向的放电现象。但是2018年,一位科学爱好者却在北美俄克拉荷马上空拍到了一条巨大的闪电从云层顶部逆向回击了太空。

这种逆向闪电的专业名称叫“巨大喷流(gigantic jets)”,在全球范围内每年平均只出现1000次,但其释放的电量却可以达到普通闪电的50倍以上。研究人员刚刚确认,这位科学爱好者有幸拍到的,是有记录以来最强大的单次“巨大喷流”。

研究人员通过分析卫星和雷达数据,对喷流产生的射电波进行了研究,发现喷流总共将大约300库仑的电量,从云层顶部传递到了电离层底部。而规模较小的普通闪电通常只有5库仑的电量。

电离层位于距离地面60千米以上的地球大气层顶部,是大气层和太空的过渡层,主要由带电粒子组成。这条喷流的末端,一直向上延伸到了距地面约96千米处。

研究逆向闪电非常困难,因为谁也不知道它会在什么时候什么地方出现。但这一次非常幸运,因为它发生在多个气象雷达和气象卫星的观测范围内,且正好位于一个专事研究闪电的天线阵中心附近。

科学家抓住了这一难得的机会对喷流进行了研究。研究人员发现喷流末端的细小电子流产生了大部分高频射电波。正是这些电子流在云层顶端和电离层底部之间建立起了直接的联系。

研究人员还发现,逆向闪电和普通闪电在一些方面很相似。比如他们发现喷流末端紧跟在细小电子流后部的部分电流最强,且温度最高。那里的温度高达4426摄氏度;而电子流本身的温度只有大约204摄氏度。这种差异在普通闪电身上同样存在。

但对于逆向闪电的成因,科学家仍然知之不多。大部分“巨大喷流”发生在热带地区。理论上可能是云层的底部存在某种阻碍,导致对地放电困难,使得云层中积累的电荷越来越多,最终在反方向上找到了突破口。观测记录也显示,发生逆向闪电的云层产生的对地闪电数量通常偏少。

参考

3D Study of “Gigantic Jet” Provides New Insights into Upward Lightning Bursts

https://www.gtri.gatech.edu/newsroom/3d-study-gigantic-jet-provides-new-insights-upward-lightning-bursts

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