“雷声令人印象深刻,”马克·吐温写道,“但真正起作用的是闪电。”任何看过闪电风暴的人都能理解他的意思:闪电是自然界最令人敬畏的现象之一,它用可怕的叉照亮天空。
根据英国气象局的数据,每年闪电击中地球多达14亿次,估计每秒44次。这不仅仅是一场灯光秀:闪电在保持地球电子平衡方面发挥着关键作用;有助于固氮,从而帮助植物生长;甚至可能有助于清除大气中的污染物。
但有些雷击比其他雷击更有效。虽然大多数闪电的长度为2到3英里(3.2到4.8公里),但一些真正巨大的闪电偶尔会在我们的头顶上劈啪作响,划过数百英里的天空。但闪电到底能有多大呢?我们应该担心这些巨大的螺栓吗?
闪电是如何形成的
当雷雨云的一个区域产生强正电荷,而另一个区域产生强负电荷时,雷雨云就会产生闪电,从而在两者之间产生电作用力。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)位于俄克拉荷马州的国家强风暴实验室的物理学家和高级研究员唐·麦戈曼说:“闪电是在电的力量极其强大的地区产生的。”“它们变得足够强大,以至于空气不能再承受电的力量,并崩溃。”
这意味着,随着电力的增长,它会破坏空气的绝缘电力,而绝缘电力通常会将不同电荷的区域分开。MacGorman说,研究人员认为这是因为过度电作用力的积累开始加速空气中的“自由”电子(那些没有附着在原子或分子上的电子),反过来又把其他电子从它们的原子和分子中撞击出来。这个过程还在继续,198手机198彩开户APP在那里下载登录,加速越来越多的电子。“科学家称这个过程为电子雪崩,这就是我们所说的空气崩溃的意思,”MacGorman告诉Live Science。
这最终会在空气中形成一个非常热的通道,就像电线一样,其两端向外生长,朝向导致击穿的正负电荷。这个不断增长的通道最终连接了正电荷和负电荷,当它连接时,就会触发巨大的电流,我们知道这就是闪电。
麦戈尔曼说:“把它想象成穿过云层的一颗巨大的火花。”
有时,云层的较低区域,通常含有正电荷,自身没有足够的电荷来停止通道。所以闪电继续增长,向下延伸到地面。当它这样做的时候,它从地面吸引一个向上的火花与它相遇,并触发一个带有巨大电流的闪电,将风暴的一部分电荷传输到地面。当我们想到闪电时,这些云到地面的通道就是我们大多数人通常想到的——那些击中地球的生动的分叉。
云是极限
但是是什么因素限制了这些大螺栓的尺寸呢?几十年来,研究人员一直在试图回答这个问题。在垂直方向上,198时时彩平台无论是信誉还是游戏体验感都是有口皆碑的,特别是198彩票代理制度,真的是让利给代理还有会员,平台总代团队还免198彩票注册费叫你如何做代理推广。 ,闪电的范围受到风暴云的高度或从地面到其顶点的距离的限制,其最高点约为12英里(20公里)。
但在水平方向上,一个广泛的云系统提供了更大的使用空间。这就是重量级选手施展魔力的地方。
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早在1956年,德克萨斯州的气象学家迈伦·利达(Myron Ligda)就利用雷达探测到跨越100英里(160公里)的闪电。当时,它被认为是有记录以来最长的闪电。从那时起,技术的进步使研究人员能够测量更大的闪光,以及更多的闪光。
2007年,研究人员在俄克拉何马州上空发现了一个长200英里(322公里)的闪电。但仅仅十年后,这一记录就被抹去了:2017年10月,中西部上空的云层释放了一道巨大的闪电,照亮了德克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的天空。这次地震跨越了三个州310英里(500公里),是前所未有的,一组研究人员在《美国气象学会公报》杂志上发表了一项研究,将其描述为一次“特大闪电”。这是有记录以来最大的闪电之一。
但就连这一闪光点也被超越了。幸运的是,在2018年的万圣节,巴西上空出现了一道横跨440英里(709公里)的闪电。2020年4月29日,让气象学家们保持警惕的是,天空打破了这一记录,释放了另一个巨大的闪电——从德克萨斯州到密西西比州,覆盖了477英里(768公里)。
传统上,闪电是通过地面系统(如天线和雷达)观测到的,198彩票平台注册送的钱怎198带玩团队是1号团队吗么提款,而现在,许多破纪录的闪电是通过卫星记录下来的。其中一个叫做地球静止闪电绘图仪(Geostationary Lightning Mapper),由围绕地球运行的两颗卫星上的传感器组成,它帮助揭示了2017年10月闪电的巨大范围,麦戈曼说,他是一项关于前创纪录闪电的研究的作者。MacGorman说:“这个系统对云顶发出的光做出反应,所以我们可以看到闪电发出的光,然后就可以绘制它的地图,几乎覆盖整个半球。”
巨人的诞生
但即使有了这些令人兴奋的视觉洞见,研究人员仍然不能确定支撑这种长时间电照明的精确机制。云的大小几乎肯定是一个因素;麦戈曼说,还需要一定的“中尺度过程——使该系统结合在一起并持续很长时间的大规模风流。”
在这些巨型云的背景下,它们到底发生了什么?英国曼彻斯特大学研究雷暴电气化的研究员Christopher Emersic说:“这些超级闪电看起来就像一个紧密连续的连续放电序列。
他假设,如果一个云系统在一大片区域内高度带电,一系列放电就会像倒下的多米诺骨牌一样穿过它。“如果多米诺骨牌没有太大的缝隙,一个会引发另一个,导致一系列的倒塌,”埃默西克告诉《生活科学》杂志。“否则,它就会‘失败’,在这种情况下,你只会看到一个较小的空间闪电事件,而不是超级闪电。”
母云越大,放电继续传播的机会就越大——“因此,如果电荷结构有利的话,原则上,兆闪可以和母云一样大,”埃默里希说。
这也意味着那里可能有比我们已经看到的更大的闪光。麦戈曼说:“风暴的规模可能会比我们所测量到的还要大。”
配合更复杂的探测工具,这使得闪电猎人有可能继续寻找更大的闪电,打破目前的记录,并增加我们对这些巨大的自然壮举的认识。
引起人们的关注呢?
尽管他们描绘了世界末日的景象,但超级闪电并不一定比普通闪电更危险。“一个空间广泛的闪光并不一定意味着它携带更多的能量,”埃默里希克说。
然而,由于它们起源的云系统如此庞大,超级闪电袭击很难预测。埃默里希克说:“这些事件经常会导致远离对流核心主要闪电活动的地面袭击。”“地面上的一些人可能认为风暴已经过去了,但却被这些似乎从任何地方来的空间广泛的排放所震惊。”
埃默里希克说,在一个变暖的世界里,也有可能会出现引发超级闪电的风暴类型的增加。“因此,间接地,这可以使这些情况更有可能,从而增加它们的频率。”
不过,就目前而言,超级闪电并不常见;麦戈尔曼估计,它们只占闪电总数的1%左右。然而,像他这样的研究人员将继续寻找——毫无疑问,还会发现——更大的庞然大物,让我们惊叹不已。