文章图片
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 。 ”
推荐阅读
- 古印度的释迦牟尼，在千年前参透的内容，如今科学家证实是对的！
- 为什么人类建筑难以触碰天空？
- 科学家用地球沙子的数量，来比较宇宙恒星的数量，哪个多？
- 专家：尼安德特人的灭绝与人类交配引起的紊乱有关
- 人类有没有可能被设计出来？
- 人类为什么不吃同类，只因上世纪的一场疾病，一旦染上死亡率100%
- 夏朝存在400年，为何却挖不到？考古揭开夏朝的神秘面纱
- 一天不如一天！旅行者2号核电池透支严重，5年后就要跟人类说再见
- 自然界中，只有一种动物是以单一种生物为食，这就是——斑马