调查触及宇宙边缘的逆向闪电

调查触及太空边缘的逆向闪电

据cnBeta：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，98迷科，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Levi Boggs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流电荷动态，甚至对这些奇怪的光束为什么会喷出的一个可能的解释做出了定论。

“不管是什么原因，通常会有一个云对地放电的抑制，”Boggs说。

“在没有我们通常看到的闪电放电的情况下，巨大喷流可能缓解了云中多余的负电荷的积聚。

相关报道：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cnBeta：New Atlas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Steve Cummer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Levi Boggs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。