科学家详细描述“巨大喷流” 将破纪录的闪电向上喷射到太空

2022年08月09日 16:55 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据New Atlas报道,虽然雷暴可以为地面上的观众带来“相当精彩的表演”,但最精彩的部分往往发生在云层之上。科学家们现在详细描述了有史以来观察到的最强大的“巨大喷流”闪电,它将相当于60道普通闪电的能量喷向太空。

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顾名思义,“巨大喷流”是从风暴云中抛出的强大的电能爆发--不是抛向地面,而是抛向电离层。它们属于越来越多的瞬时事件,在风暴期间发生在高层大气中,而且由于这个高度,更难观察到它们。因此,它们究竟是如何发生的,以及为什么会发生,大部分都是未知的。

现在,科学家们比以往任何时候都更详细地研究了这些巨大喷流之一。这一事件发生在2018年5月俄克拉荷马州上空的一场风暴中,它同时被几种仪器捕获,包括地面的闪电绘图阵列、空间的地球静止闪电绘图仪(GLM)和地球静止轨道环境业务卫星(GOES)网络,以及一位公民科学家用弱光相机拍摄的照片。

有了对同一事件的如此多的不同看法,一个科学家小组能够比以往更详细地研究这一现象。事实证明,这个特殊的巨大喷流是迄今为止看到的最强大的喷流,向上抛出了大约300库仑的电荷。作为比较,一道正常的闪电通常在5库仑左右达到顶峰。

不同类型的电磁波从喷流内的不同结构中发射出来。科学家们在22至45公里的高空检测到了甚高频(VHF)无线电源,而光学发射仍然更接近喷气的云顶,在15至20公里的高空。这揭示了许多关于巨大喷流的结构,以及一般的闪电。

该研究的作者Steve Cummer说:“甚高频和光学信号明确证实了研究人员曾经怀疑但尚未证实的事实:来自闪电的甚高频无线电是由称为流线的小结构发出的,这些流线位于发展中的闪电的最顶端,而最强的电流在这个顶端后面的导电通道中明显流动,其被称为引线。”

研究发现,流线的温度相对较低,约为204°C,而引线的温度可以达到超过4425°C的极高温度。但是,关于这些巨大的喷流仍有许多未知之处,其中最重要的是它们为什么向上发射。这就是说,科学家们有他们的理论。

该研究的通讯作者Levi Boggs说:“无论出于什么原因,通常会有一个云对地放电的抑制。有一个负电荷的积聚,然后我们认为风暴顶部的条件削弱了最上层的电荷层,而这层电荷通常是正的。在没有我们通常看到的闪电放电的情况下,巨大的喷流可能缓解了云中多余的负电荷的积聚。”

研究人员认为需要做进一步的工作,以阐明更多关于闪电之谜的信息。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。该团队在下面的视频中介绍了这些数据。

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