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地球上最長的閃電 再破新紀錄 可以跨越兩個日本

2022-05-26 11:25

地球大氣中的閃電現象,可以說我們每個人都很熟悉。尤其是夏天的雷雨天氣,天空中時不時會有雷鳴般的雷聲,隨之而來的是閃電,劇烈的能量釋放過程讓漆黑的天空瞬間變得明亮。而且當閃電劃破天空的時候,我們也可以看到它像一個“神經網絡”一樣,沿著一條“脊梁”向外延伸,非常壯觀。正常情況下,閃電的長度在幾公里以內。那么,世界上有記錄的閃電能達到多長時間?
 
閃電的原因
沒有強烈的空氣對流是不可能產生閃電的,但從根本上來說,閃電能量的釋放和電池放電的原理一樣,都是電荷中和反應造成的。然而,電池中不同的電荷流動并通過電線或導體被中和,而閃電是在空氣中實現的。

從閃電的過程來看,最重要的是發生了以下四個階段,缺一不可。首先是空氣的強對流,這是最基本的條件。特別是在夏季,在強烈的太陽輻射和地表紅外輻射的影響下,近地面的空氣溫度更高,從而密度變小,呈上升趨勢,而高空的空氣則正好相反,由于溫度更低、密度更大而下降。無論空氣中有多少水蒸氣,都會發生這種強烈的空氣對流現象。

 

二是水蒸氣分子的劇烈摩擦。出現上述現象時,如果空氣中的水蒸氣含量較高,那么當熱空氣帶著水蒸氣上升時,會由于逐漸冷卻而凝結,形成非常細小的冰晶顆粒。在劇烈的氣流過程中,這些冰晶顆粒會發生劇烈的碰撞和摩擦,分別帶著相應的電荷。

第三,電荷在上下云中的集中分布。那些較大的冰晶,吸引了更多的自由電子,會在重力的作用下“沉淀”在積雨云的下部,帶負電。較小的冰晶傾向于失去電子,因此它們帶正電,漂浮在云層頂部。

 

四是形成較大的電位差。當大量不同的電荷在云的上下部積累時,就會形成巨大的電位差,使中間部分的空氣電離,進而形成能推動電荷移動的導體通道,于是正負電荷開始強烈的“碰撞”,出現閃電。

 

通過上面的過程分析,我們可以看到,隨著云層上下兩端積累的電荷數量越來越多,它們之間的相互吸引就越大,從而破壞空氣絕緣的能力也就越強。也就是說,只要云層上下兩端在放電前積累了更多的電荷,那么閃電的規模和強度就可能更大。

有時,當閃電規模較大時,隨著水汽層和等離子體的擾動,云層上端的正電荷向下方移動,從而沒有足夠的電荷阻擋“傳輸通道”的延伸,這樣閃電的規模就會不斷增大,很可能吸引地面一定量的負電荷參與,從而形成巨大的“開地閃”,最終將電荷傳輸到地面。

 
在云層和地面之間的垂直方向,由于云層高度的限制,垂直方向的閃電長度最多在20公里左右,多余的電荷轉移到地面中和。橫向來看,天空中的云為閃電創造了廣闊的空間。

 

當然,在閃電發展的水平方向上,閃電的大小仍然直接受到云層大小的限制。如果云不大,閃電即使再強,也不會延伸到更大的范圍。所以地球大氣層的閃電一般在3到5公里之間。
 

在過去的一百年里,許多科學家特別關注空中的閃電現象,記錄了許多“特殊”的情況,包括覆蓋范圍更廣的閃電。

例如,1956年,美國氣象學家使用雷達探測器觀測到一個跨度為160公里的大型閃電。2007年,另一名研究人員在美國俄克拉荷馬州上空發現了長達320公里的巨型閃電。2017年,美國氣象學家在德克薩斯州上空發現了長度更長的500公里巨型閃電。強烈的能量釋放使得整個州的夜空幾乎被完全照亮。

后來這個記錄在近幾年被打破了。首先,在2018年底的某個時候,在巴西上空,研究人員探測到了一個長達709公里的巨型閃電。這張唱片還沒“火”起來。僅僅兩年后,它在美國上空再次被打破。當時在得克薩斯州和密西西比州上空,出現了長達768公里的巨大閃電,幾乎相當于從英國倫敦到德國漢堡的長度,是日本東西跨度的兩倍多。
 

之所以會形成如此大長度的閃電,科學家推測根本原因在于天空中同時形成了巨大的積雨云,形成了一個累積電荷很大的云系。當一個“母云”很大,放電現象極其強烈時,它可以像“多米諾骨牌”一樣在水平方向上向下一個云轉移能量,從而進一步擴大放電傳播覆蓋的區域,形成連鎖效應。

 
據氣象專家估計,這種超巨型閃電的發生概率并不大,只占全球閃電發生總數的1%左右。然而,隨著全球變暖,空氣運動越來越復雜,極端天氣出現的概率越來越高。像這樣的高強度閃電數量還會“上升”,未來768公里的閃電紀錄肯定會被打破。

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