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地球上最長的閃電有多長?科學(xué)家:可以跨越兩個日本

來源:hao123百家號     時(shí)間:2022-04-12 17:59:27

地球大氣層中出現(xiàn)的閃電現(xiàn)象,可以說我們每個人都很熟悉。特別是在夏季的雷雨天氣發(fā)生時(shí),天空中時(shí)不時(shí)會出現(xiàn)轟隆的雷聲,然后閃電緊跟其后,劇烈的能量釋放過程,使陰暗的天空瞬間明亮起來,而且在閃電劃破天空之際,我們還可以看到它如“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”一樣,沿著一條“主干”向外延伸,甚是壯觀。一般情況下,閃電的長度都在幾公里以內(nèi),那么,世界上有記載的閃電,能達(dá)到多長呢?

閃電產(chǎn)生的原因

閃電的產(chǎn)生,離不開強(qiáng)烈的空氣對流,但從根本上看,閃電能量的釋放,與電池放電的原理是一樣的,都是由電荷的中和反應(yīng)所引起的。只不過,電池中的不同電荷,是通過導(dǎo)線或者導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)流動和中和的,而閃電則是在空氣中實(shí)現(xiàn)的。

從閃電產(chǎn)生的過程來看,最主要的是發(fā)生了以下四個方面的階段,這四個階段缺一不可。第一是空氣的強(qiáng)烈對流,這是最基礎(chǔ)的條件。特別是在夏季時(shí),受強(qiáng)烈太陽輻射以及地表紅外輻射的影響下,近地面的空氣溫度較高,從而密度變小,表現(xiàn)出向上升的趨勢,而高空的空氣正好相反,由于溫度較低、密度較大而下降,無論空氣中的水汽含量是多還是少,這種強(qiáng)烈的空氣對流現(xiàn)象都會發(fā)生。

二是水汽分子的劇烈摩擦。當(dāng)以上現(xiàn)象發(fā)生以后,如果空氣中的水汽含量較多,那么熱空氣攜帶著水蒸氣上升時(shí),就會因逐漸變冷而發(fā)生凝結(jié),形成非常細(xì)小的冰晶微粒。在空氣的劇烈流動過程中,這些冰晶微粒會發(fā)生激烈的碰撞和摩擦,分別帶上相應(yīng)的電荷。

三是上下云層電荷的集中分布。那些個頭較大的冰晶,會吸引更多的自由電子,在重力作用下會“沉降”在積雨云的下部,并帶上負(fù)電。而個頭較小的冰晶,會傾向于失去電子,從而帶上正電,并漂浮在云層的上端。

四是形成較大的電位差。當(dāng)云層的上、下部分別聚集了大量的不同電荷后,就會形成巨大的電位差,從而使中間部位的空氣發(fā)生電離,繼而形成能夠推動電荷移動的導(dǎo)體通道,這樣正負(fù)電荷強(qiáng)烈的“對撞”就此開啟,閃電就出現(xiàn)了。

閃電大小的決定因素

通過以上的過程分析,我們可以看出,隨著云層上下端積聚的電荷數(shù)量越來越多,它們彼此互相的吸引力就越大,從而破壞空氣絕緣的能力也越強(qiáng)。也就是說,只要云層上下端在放電之前,積聚的電荷量越多,那么雷電的規(guī)模和強(qiáng)度就有可能越大。

有的時(shí)候,當(dāng)閃電規(guī)模很大時(shí),隨著水汽層和等離子體的擾動,云層上端的正電荷移動到下部,這樣就沒有足夠的電荷來阻擋“傳輸通道”的延伸,這樣閃電的規(guī)模就會繼續(xù)增大,并且很有可能從地面吸引到一定量的負(fù)電荷參與進(jìn)來,從而形成巨大的“空地閃”,最終將電荷輸送到地面。

在云層與地面的垂直方向上,由于受到云層高度的限制,垂直方向上的閃電長度,也頂多有20公里左右,多余的電荷都被傳輸?shù)降孛嬷泻土?。而從橫向上看,密布在天空中的云層,則為閃電的伸展創(chuàng)造了廣闊的空間。

世界上最長的閃電

當(dāng)然,在閃電發(fā)展的橫向上,閃電的大小,仍然受到云層大小的直接限制。如果云團(tuán)規(guī)模不大,閃電即使再強(qiáng)烈,也擴(kuò)展不到更大的范圍。所以,地球大氣中爆發(fā)的閃電,一般都在3-5公里之間。

近百年來,很多科學(xué)家對空氣中發(fā)生的閃電現(xiàn)象格外關(guān)注,有很多“特殊”的情形也得以記錄了下來,其中就含有覆蓋范圍更大的閃電。

比如:1956年,美國氣象學(xué)家使用雷達(dá)探測器,觀測到了一個跨越160公里的大型閃電。2007年,又有研究人員在美國俄克拉荷馬州上空,發(fā)現(xiàn)了一個長度達(dá)320公里的巨型閃電。在2017年,美國氣象學(xué)家又在得克薩斯州上空,發(fā)現(xiàn)了一道長度更長、達(dá)到500公里的超巨閃電,劇烈的能量釋放,使得整個州的夜空幾乎全被照亮。

后來,這一紀(jì)錄又在近幾年被打破。先是2018年底的某個時(shí)候,在巴西上空,研究人員監(jiān)測到一個長達(dá)709公里的超巨閃電。這個紀(jì)錄還沒有“捂熱”,僅過了2年,又在美國上空被打破,當(dāng)時(shí)在得克薩斯州和密西西比州的上空,出現(xiàn)了一道長達(dá)768公里的超巨閃電,這個長度幾乎相當(dāng)于從英國倫敦到德國漢堡,也超過了日本東西跨度的兩倍。

之所以會形成上述長度如此之大的閃電,科學(xué)家們推測,其根源在于天空中同時(shí)形成了距離比較近的巨型積雨云,形成了積聚電荷都非常多的云系統(tǒng)。當(dāng)一個“母云”個頭很大、放電現(xiàn)象異常劇烈時(shí),那么就像“多米諾骨牌”一樣,可以在橫向上將能量傳遞到下一個云團(tuán),從而使放電傳播所覆蓋的區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大,形成一種連鎖效應(yīng)。

據(jù)氣象學(xué)家估算,像這種超巨型的閃電,發(fā)生幾率并不大,它只占全球閃電出現(xiàn)總次數(shù)的1%左右。不過,隨著全球氣候變暖,空氣運(yùn)動變得越來越復(fù)雜,極端天氣出現(xiàn)的概率越來越高,像這種高強(qiáng)度的閃電出現(xiàn)的次數(shù)也會“水漲船高”,今后768公里長的閃電紀(jì)錄肯定會被打破。

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