科学家揭示延伸至太空的罕见“超级闪电”的细节

据外媒报道,科学家们揭示了一种延伸到太空的罕见的闪电类型的细节。自20世纪70年代末以来,一种罕见的闪电类型一直让科学家们困惑不已。“超级闪电”是地球上最强大的闪电,其释放的能量如此之大,在实验室中无法复制。这些闪电还显示出与普通闪电相反的地理和季节属性,增加了它们的神秘感。

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法国原子能委员会(CEA)的高级科学家Jean-François Ripoll表示:“我们还不了解超级闪电如何能够如此强大。与传统的闪电不同,超级闪电更经常发生在夏季和陆地上,而超级闪电更经常发生在冬季和水面上。我们不知道原因。”

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在许多未知的情况下,科学家们正在使用卫星来定义超级闪电的不寻常属性。2020年对光学卫星数据的研究表明,一些最亮的闪电--比正常闪电亮1000倍--确实是物理上独特的闪电类型,而不是由于解释测量的错误。

在2021年的一项研究中, Ripoll及其同事通过测量超级闪电的电磁波证实了其极端的力量。他们发现,这种电磁现象不仅仅局限于地球的大气层;它一直延伸到太空。

闪电是一种延伸到极低频(VLF)范围的天然电磁能量源。科学家们的研究表明,由超级闪电传输到太空的VLF波比由典型闪电传输的要强大得多。 Ripoll说:像这样的电磁波在空间的闪电信号中是不常见的。"在我们能够将其与超级闪电联系起来之前,我们对这么大的功率感到怀疑。”

为了建立这种联系,研究人员努力将天基探测到的超级闪电与多个地基探测到的闪电相匹配。上面这张地图显示了2012年至2018年间探测到的超级子弹(能量大于1兆焦耳)。蓝点是地面探测,来自世界闪电定位网络(由华盛顿大学的Robert Holzworth指导的50多所大学和机构组成的站点网络),来自CEA地面站进行的ECLAIR测量活动,以及来自Metéorage地面站。紫色的点是NASA范艾伦探测器的天基探测与地面探测重叠的地方。

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在这个数据集中,有两个超级闪电有足够的来自地面和太空的重叠数据,可以进行详细研究。其中一个,由地图上的大粉红点指出,显示在上面的光谱图上。该图显示了从太空检测到的超级闪电电磁信号的电成分。

请注意,前两个逗号形探测的信号(红色)比随后的信号要强大得多。这两个强大的电波与超级闪电有关,随后是与典型闪电的有关的不太强大的电波。

Ripoll表示:“其中一些超级闪电的能量可以达到典型闪电的1000倍。如果这些闪电击中地球上的正确位置,它们能够产生比典型闪电更大的损害。”

然而,在太空中,电磁波有一个潜在的有用的应用,因为它们可以偏转困在近地空间的所谓"杀手电子",在那里它们可以破坏轨道上卫星的电子。Ripoll说:“潜在的这种电磁力可以保护我们的资产免受这些电子的影响。为此,我们研究波、电子和波粒相互作用。我们很高兴知道这些波是真实的,是基于物理学的。”

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