射入太空的“巨型喷气机”可能是迄今为止探测到的最强大的闪电

俄克拉荷马州上空的闪电是地球上最稀有和最强大的闪电之一。

三张连续的照片,一张“巨大的喷射”闪电从俄克拉荷马州上空的云层顶部爆炸,直接射入太空。 (图片来源:克里斯·福尔摩斯)
三张连续的照片,一张“巨大的喷射”闪电从俄克拉荷马州上空的云层顶部爆炸,直接射入太空。 (图片来源:克里斯·福尔摩斯)

天色渐暗,大雨倾盆而下,一道闪电划过空气。但是,这道闪电并没有击中地面,也没有在云层之间滑行,而是做了一些意想不到的事情:它从云层顶部直接向上爆炸,向天空射出 50 英里(80 公里),掠过太空的下边缘.

像这样的螺栓被称为巨型喷气机。它们是最稀有和最强大的一种闪电,每年仅发生 1000 次,发射的能量是典型闪电的 50 多倍——现在,科学家们刚刚发现了迄今为止最强大的巨型喷流。

在 8 月 3 日发表在《科学进展》杂志上的一项研究中,研究人员分析了 2018 年从俄克拉荷马州上空的云层中射出的巨型喷气式飞机。通过使用卫星和雷达数据研究喷气式飞机的无线电波发射,团队了解到,该螺栓将大约 300 库仑的能量从云层顶部移动到较低的电离层 – 将地球上层大气与太空真空分开的带电粒子层 – 大约是典型的 5 库仑输出的 60 倍闪电。

研究人员在研究中写道:“电荷转移几乎是以前巨大喷气机最大的两倍,可与有史以来记录的最大的云对地冲程相媲美。”

捕获如此详细的关于大规模闪电的数据需要同样巨大的运气。 2018 年 5 月 14 日,德克萨斯州霍利市的一名公民科学家用微光相机拍摄了这架喷气式飞机,观察到巨大的放电从云顶射出,然后与约 60 英里(96 公里)的电离层中的带电粒子连接在地面之上。

分析这些镜头的科学家们发现,幸运的是,这架喷流发生在一个大型闪电测绘阵列 (LMA) 的中心附近——这是一个用于绘制雷击位置和时间的地面无线电天线网络。这架喷气式飞机也在几个气象雷达系统以及一个气象观测卫星网络的范围内。

结合这些来源,研究人员以前所未有的细节研究了巨大射流的大小、形状和能量输出。研究人员发现,喷气式飞机的最高频率无线电波发射(LMA 用于检测的那种)来自称为拖缆的小型结构,它在闪电的最尖端形成,并在云之间建立“直接电连接”。顶部和低电离层,”主要研究作者、佐治亚理工学院研究科学家 Levi Boggs 在一份声明中说。

与此同时,最强的电流在飘带后面的一个称为领导者的部分中流过。数据还显示,虽然飘带相对凉爽,温度约为 400 华氏度(204 摄氏度),但领导者却很热,温度超过 8,000 华氏度(4,426 摄氏度)。研究人员写道,这种差异适用于所有雷击,而不仅仅是巨大的喷流。

那么,为什么闪电有时会向上而不是向下爆炸呢?科学家们对此仍然不完全清楚,但它可能涉及某种阻止闪电从云底逃逸的阻塞;研究小组补充说,通常在不会产生许多云对地雷击的风暴中观察到巨大的喷流。

“无论出于何种原因,通常都会抑制云对地的排放,”博格斯说。 “在没有我们通常看到的闪电放电的情况下,巨大的喷流可能会缓解云中多余负电荷的积聚。”

研究小组指出,在热带地区也最常报告巨型喷气机。这使得俄克拉荷马州上空的破纪录喷气机更加引人注目。这架喷气式飞机不是热带风暴系统的一部分。需要更多的研究——以及更多的运气——来理解这些史诗般的、颠倒的雷击。

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