科学家调查触及太空边缘的逆向闪电

科学家调查触及太空边缘的逆向闪电据CNET报道，2018年5月14日暴风雨期间在俄克拉荷马州上空形成了巨大喷流。与其说是用锯齿状的闪电散布在地球上，不如说是为这场风暴提供动力的浓密云层将一道闪电向上喷出50英里，足以擦过电离层或太空的边缘。这种猛烈的、逆向的电力爆发很快就会被列为自然界最神秘的大气现象之一：一个巨大喷流。巨大喷流只是与普通闪电一起诞生的发光光束，但指向相反的方向。但它们比朝下的对应物强得多，有时甚至威胁到漂浮在我们星球轨道上的太空飞行器或其他技术。而这个特定的是令人难以置信的强烈。它被认为是迄今为止所研究的同类事件中最强大的，估计携带了300库仑的电荷，比典型的闪电所携带的电荷多100倍。在过去的20年里，科学家们已经确定了几种这种奇怪的力量，但其中许多目击事件是公众意外捕捉到的。例如，一架从印度巴德拉克上空经过的飞机拍摄到了一条紫色条纹，另一个是在中国石坑崆海拔1902米的山顶附近用夜间相机拍摄到的。2013年，美国宇航局在国际空间站上增加了一个实验，以帮助更好地、更积极地观察云顶上方的场景，以便我们能够捕捉到巨大喷流的行动。尽管如此，科学界仍然没有很多为搜索而定制的观测系统。这就是为什么俄克拉荷马州2018年的事件是偶然的。碰巧的是，这一极端事件发生在该州一堆相关的科学仪器附近，如卫星网络和检测所谓的"极高频信号"的闪电测绘系统。该地区的一位公民科学家甚至用弱光相机拍下了它。因此，根据所有这些线索，一组科学家收集了尽可能多的关于这架飞机的数据，试图对四年前发生在俄克拉荷马州天空中的事情进行详细描述。佐治亚理工学院的研究科学家、8月3日发表在《科学进展》杂志上的一篇关于该结构的论文的作者LeviBoggs在一份新闻稿中说：“我们能够用真正高质量的数据对这个巨大喷流进行三维绘图。”这样的三维结构在寻求解码巨大喷流的过程中非常重要，因为它们从云层中升起意味着它们经常被遮挡在视野之外。Boggs说：“我们能够看到云顶之上的非常高的频率源，这在以前是没有看到过的，而且是如此的详细。而这些甚高频信号提供了一个关于巨大喷流的信息‘金矿’。”基本上，从雷雨云中发出的闪电是由引线和流线的组合产生的。引线是电荷差异的结果，有助于发展闪电，而流线则是在这些发展中的闪电的最顶端。这些力量共同作用于传播来自暴风云内部的电流，但引线通常构成了放电的主体。新研究的研究人员首先明确地看到，在俄克拉荷马州的事件中，巨大喷流产生的引线和流线位于雷暴云的上方，而不是在它们通常被发现的底部。其次，“无线电和光学数据显示了第一个明确的证据，即闪电网络观察到的VHF是由首领前面的流线产生的，”研究作者写道。“那些冷流在云顶上方开始传播，”Boggs解释说。“它们一直传播到低电离层，高度为50-60英里，在云顶和低电离层之间建立了直接的电气连接。”除此之外，研究小组还剖析了许多其他有趣的巨大喷...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302217.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302217.htm

科学家首次实现用激光束引导闪电

科学家首次实现用激光束引导闪电闪电是能量最大的自然事件之一，在几分之一秒内释放出数百万伏的电压。这当然可以是破坏性的，破坏建筑物，切断电源，引发火灾并造成人员伤亡。几个世纪以来，我们对雷击的最好防御是避雷针，这是一根简单的金属棒，连接在高大的建筑物上，吸引电力并引导它安全地落到地面上。但它们的范围有限--一根10米（33英尺）的避雷针只能保护其周围10米的区域。要保护像机场或风力发电场这样大的建筑物，就需要不可想象的大型避雷针。现在，欧洲的研究人员已经展示了一个更有效的新系统。激光避雷针（LLR），顾名思义，就是在暴风雨期间将激光射入云层，以形成一条阻力最小的路径，让电流流过。而且它可以比避雷针延伸得更远。该研究论文的最后一位作者Jean-PierreWolf说："当非常高功率的激光脉冲被发射到大气中时，在光束内形成非常强烈的光丝。这些丝状物使空气中的氮和氧分子电离，然后释放出自由电子来移动。这种被电离的空气，称为'等离子体'，成为一种电导体。"为了证明这一概念，科学家们开发了一个新的激光系统，其平均功率为1千瓦，每秒脉冲约1000次，同时每个脉冲释放出一焦耳的能量。这套系统被安装在瑞士阿尔卑斯山最高的山峰Säntis的山顶上，靠近一座每年吸引约100次雷击的塔。2021年6月至9月间，该团队在席卷该地区的风暴中测试了该系统。激光被射入塔顶附近的天空，试图在雷电到达塔的常规避雷针之前将其哄骗到光束上。在那个夏天，当激光器被打开时，有四次闪电击中了塔楼，果然它可以使闪电弯曲。根据激光避雷针的实验数据建立的模型，可以清楚地看到闪电在到达塔楼之前跟随激光束一段时间。沃尔夫说："我们从第一个激光闪电事件中发现，放电可以在到达塔楼之前跟随光束近60米（197英尺），从而使保护面的半径从120米增加到180米（394英尺到590英尺）。"使用激光作为避雷针的想法已经存在了很长时间，并在实验室实验中显示出了前景，但该团队说这是第一次在现实世界中展示。其他科学家提出，石墨烯牵引光束可以做得更好，但这需要更复杂的设置。该团队说，LLR项目的最终目标是使用激光将10米长的避雷针的影响扩大500米（1640英尺）。该研究发表在《自然-光子学》杂志上。该团队在下面的视频中描述了这项工作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339597.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339597.htm

科学家在"闪电化石"中发现奇怪的新物质

科学家在"闪电化石"中发现奇怪的新物质在2012年夏天的一场雷雨中，闪电击中了佛罗里达州新里奇港的一棵树，闪电熔化了树根周围的土壤和沙子，形成了一种被称为弗古拉石的结构，外号"闪电化石"。该物业的业主发现并将闪电石卖给了南佛罗里达大学（USF）的地质科学家马修-帕塞克。由于雷击的极端能量所产生的奇怪的化学反应，闪电石可以成为耐人寻味的矿物宝藏。而当南加州大学的研究小组打开这块石头时，他们发现了一种奇怪的亚磷酸钙的新形式。帕塞克说："我们从未见过这种材料在地球上自然出现--在陨石和太空中可以找到类似的矿物，但我们从未在任何地方见过这种确切的材料。"通过详细检查这块被雷劈后的石头，研究小组拼凑出了这种材料可能的形成过程。众所周知，在佛罗里达这样的潮湿地区，铁会在树根周围积聚，而雷击导致铁燃烧，并与树根周围沙子中的硅融合。同时，树本身的碳也燃烧了，这些元素一起发生了化学反应，形成了闪电化石和其中新的亚磷酸盐材料。当研究小组试图在实验室里重新创造这种新材料时，他们无法得到正确的配方。这表明这种材料的形成需要非常特殊的条件，例如如果加热时间过长，它就会变成陨石中发现的类似矿物。该团队计划继续调查这种材料，以弄清它是否有资格作为一种新的矿物被正式宣布。这项研究发表在《自然-通讯-地球与环境》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354359.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354359.htm