科学家详细描述“巨大喷流” 将破纪录的闪电向上喷射到太空

科学家详细描述“巨大喷流”将破纪录的闪电向上喷射到太空据NewAtlas报道，虽然雷暴可以为地面上的观众带来“相当精彩的表演”，但最精彩的部分往往发生在云层之上。科学家们现在详细描述了有史以来观察到的最强大的“巨大喷流”闪电，它将相当于60道普通闪电的能量喷向太空。顾名思义，“巨大喷流”是从风暴云中抛出的强大的电能爆发--不是抛向地面，而是抛向电离层。它们属于越来越多的瞬时事件，在风暴期间发生在高层大气中，而且由于这个高度，更难观察到它们。因此，它们究竟是如何发生的，以及为什么会发生，大部分都是未知的。现在，科学家们比以往任何时候都更详细地研究了这些巨大喷流之一。这一事件发生在2018年5月俄克拉荷马州上空的一场风暴中，它同时被几种仪器捕获，包括地面的闪电绘图阵列、空间的地球静止闪电绘图仪（GLM）和地球静止轨道环境业务卫星(GOES)网络，以及一位公民科学家用弱光相机拍摄的照片。有了对同一事件的如此多的不同看法，一个科学家小组能够比以往更详细地研究这一现象。事实证明，这个特殊的巨大喷流是迄今为止看到的最强大的喷流，向上抛出了大约300库仑的电荷。作为比较，一道正常的闪电通常在5库仑左右达到顶峰。不同类型的电磁波从喷流内的不同结构中发射出来。科学家们在22至45公里的高空检测到了甚高频（VHF）无线电源，而光学发射仍然更接近喷气的云顶，在15至20公里的高空。这揭示了许多关于巨大喷流的结构，以及一般的闪电。该研究的作者SteveCummer说：“甚高频和光学信号明确证实了研究人员曾经怀疑但尚未证实的事实：来自闪电的甚高频无线电是由称为流线的小结构发出的，这些流线位于发展中的闪电的最顶端，而最强的电流在这个顶端后面的导电通道中明显流动，其被称为引线。”研究发现，流线的温度相对较低，约为204°C，而引线的温度可以达到超过4425°C的极高温度。但是，关于这些巨大的喷流仍有许多未知之处，其中最重要的是它们为什么向上发射。这就是说，科学家们有他们的理论。该研究的通讯作者LeviBoggs说：“无论出于什么原因，通常会有一个云对地放电的抑制。有一个负电荷的积聚，然后我们认为风暴顶部的条件削弱了最上层的电荷层，而这层电荷通常是正的。在没有我们通常看到的闪电放电的情况下，巨大的喷流可能缓解了云中多余的负电荷的积聚。”研究人员认为需要做进一步的工作，以阐明更多关于闪电之谜的信息。这项研究发表在《科学进展》杂志上。该团队在下面的视频中介绍了这些数据。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302501.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302501.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

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

中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴

中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴据央视财经，位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站对宇宙中一次伽马射线暴进行了完整监测，这是人类首次完整记录到这一高能爆发现象的全过程。相关研究成果北京时间6月9日在国际学术期刊《科学》（Science）在线发表。伽马射线暴是人类已知宇宙中最强的爆发现象，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体合并而产生的。这次由高海拔宇宙线观测站捕捉到的伽马射线暴抵达地球的时间是2022年10月9日21时20分。该观测站精确探测到了伽马射线暴高能光子爆发的完整过程，并记录了万亿电子伏特伽马射线流量增强和衰减的整个阶段，这在国际上尚属首次。经过半年左右对该伽马射线暴数据的分析，科研人员发现它有一个非常快速的起爆过程，并且其衰减的过程也是非常迅速。专家说的这束光线产生自20多亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星燃烧完引发的巨大爆炸火球，火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子在茫茫宇宙中穿行了20多亿年，正好抵达高海拔宇宙线观测站的视场范围内。凭借观测站内水切伦科夫探测器阵列强大的性能，科研人员在20多分钟内记录到了超过6万个光子的数据。而国外相同能区的观测装置目前还没有实现完整记录伽马射线暴全过程。据澎湃新闻，伽马射线暴是来自天空中某一方向的伽玛射线突然增强的爆发现象。2022年10月9日发生了一个“千年一遇”的异常明亮的伽马暴，它正好位于“拉索”的视场范围内。“拉索”探测到了6万多个能量大于200GeV的高能伽马光子，对它们的分析表明这些高能光子来源于主暴之后的余辉辐射。“拉索”第一次探测到高能伽马射线余辉的起始阶段，揭示了余辉存在快速上升和缓慢上升两个阶段。尽管缓慢上升符合余辉模型的预期，但早期快速的上升现象前所未有，这或许由于中心引擎对余辉注入了大量能量所致。同时“拉索”发现主暴阶段没有高能辐射，其高灵敏度测量对主暴阶段高能辐射的强度给出了极强限制，对主暴的物理机制具有重要启示作用。据四川新闻网，据介绍，“拉索”观测表明，高能辐射在起爆之后不到10分钟的某个时刻，亮度突然快速减弱了。“这可解释为爆炸后的抛射物是喷流状的结构，当辐射张角扩展到了喷流的边缘时造成亮度快速下降，”论文通讯作者之一，南京大学教授王祥玉说。由于这个亮度转折发生时间极早，由此测出了喷流的张角也极小，仅0.8度。这是迄今知道的最小张角的喷流，意味着观测到的实际上是一个典型内亮外暗喷流的最明亮的核心。“正是由于观测者碰巧正对喷流最明亮的核心，自然地解释了为什么这个伽马射线暴是历史上最亮的，也解释了为什么这样的事件极其罕见，”论文通讯作者之一，中国科学技术大学教授戴子高表示。“拉索”航拍图图片来源：中科院高能所提供中国科学院高能物理研究所研究员曹臻：LHAASO（高海拔宇宙线观测站）最重要的科学目标，就是去解决一个一百年的谜题。这个一百年的谜题就是说，我们的宇宙的构成中的一部分，一些高能量的粒子是怎么被产生出来的，在哪里被产生出来的，而这些问题现在都在逐渐展开研究。“截至当下，本场爆炸事件还有其他新发现，科学家们还在不懈地深耕‘拉索’的数据，力图揭示更多的奥秘，敬请等待‘拉索’的后续数据分析成果。”曹臻对LHAASO下一阶段成果给出了乐观的预期。位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的伽马射线探测装置，是我国国家重大科技基础设施。该观测站平均海拔4410米，占地面积约1.36平方公里。观测站由电磁粒子探测器、缪子探测器、水切伦科夫探测器和大气切伦科夫望远镜四种类型的探测设备组成，可以宽波段、多手段地开展天体物理等方面的研究。观测站于2021年7月建成并投入运行，今年5月10日通过国家验收。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364477.htm

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西据BGR报道，詹姆斯·韦伯太空望远镜正在重塑我们所认为的对宇宙的认识。自从美国宇航局（NASA）发布詹姆斯·韦伯的第一张图片以来，这台太空望远镜就开始了颠覆我们对宇宙认识的急速发展。它不仅为研究早期宇宙打开了新的大门，而且詹姆斯·韦伯的观测结果也让科学家们大惑不解。詹姆斯·韦伯太空望远镜最大的优势之一就是能够以某种能力窥视早期宇宙，这与以前的其他太空望远镜都不同。长期以来，科学家们认为早期宇宙是一个混乱的地方。在宇宙形成的过程中，早期星系是一个小而无组织的时间点。然而，随着詹姆斯·韦伯对星系进行了如此久远的观测，科学家们可以看到事情是完全不同的。星系不仅质量大，而且也没有原来预测的那么混乱。这些新的真相使事情变得更加扑朔迷离。这是因为以前的哈勃等望远镜的观测结果似乎与早期宇宙是混乱的假说相一致。然而，现在看来，混乱的外观可能只是由哈勃的局限性造成的。有了这些新的詹姆斯·韦伯观测，科学家们终于能够以高分辨率看到真相。但是，正如TheByte指出的，这并不是一件坏事。科学家们对早期宇宙的认识被颠覆，只是一个进步的标志。随着技术越来越强大，以及詹姆斯·韦伯对宇宙更深入的观察，我们将能够更多地了解形成我们周围一切的最早时刻。这种进步是天文学的一个自然组成部分。而有一天，当人们建造出比詹姆斯·韦伯更强大的望远镜时，可以看到更多令科学家们困惑的东西。现在，人们至少可以期待詹姆斯·韦伯的更多观测，这将有望解开关于我们早期宇宙的更多数据。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311003.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1311003.htm

科学家们在太空深处探测到巨大的宇宙爆炸能量

科学家们在太空深处探测到巨大的宇宙爆炸能量据BGR报道，世界各地的天文学家最近被捕捉到的20多亿光年外检测到的罕见的宇宙爆炸所吸引住了。美国宇航局（NASA）在其网站上的一份报告中详细介绍了这次爆炸。NASA的费米伽马射线空间望远镜、尼尔·盖尔斯·斯威夫特(以下简称Swift)天文台和Wind航天器探测到了这次爆炸性的爆发。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328139.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328139.htm