2018年5月14日暴風雨期間在俄克拉荷馬州上空形成了巨大噴流。
與其說是用鋸齒狀的閃電散布在地球上,不如說是為這場風暴提供動力的濃密云層將一道閃電向上噴出50英里,足以擦過電離層或太空的邊緣。這種猛烈的、逆向的電力爆發很快就會被列為自然界最神秘的大氣現象之一:一股巨大的噴流。
巨大的噴流只是沿著普通閃電發出的發光光束,但指向相反的方向。不過,它們比朝下的對應物強得多,有時甚至威脅到漂浮在我們星球軌道上的太空飛行器或其他技術。而這一次的程度是難以置信的強烈。它被認為是迄今為止研究過的同類中最強大的,攜帶了大約300庫侖的電荷,是典型閃電的100倍。
在過去的二十年里,科學家們已經發現了其中一些奇怪的力量,但其中許多目擊事件都來自于公眾的意外捕獲。
例如,一架從印度巴德拉克上空經過的飛機拍攝到了一條紫色條紋,另一個是在中國石坑崆海拔1902米的山頂附近用夜間相機拍攝到的。2013年,美國宇航局在國際空間站上增加了一個實驗,以幫助更好地、更積極地觀察云頂上方的場景,以便我們能夠捕捉到巨大噴流的行動。盡管如此,科學界仍然沒有很多為搜索而定制的觀測系統。
這就解釋了為什么俄克拉何馬州2018年的事件是偶然的。
碰巧,這一極端事件發生在該州的一系列相關科學儀器附近,比如衛星網絡和檢測所謂“極高頻信號”的閃電測繪系統。該地區的一位公民科學家甚至用弱光相機拍下了它。因此,根據所有這些線索,一組科學家收集了盡可能多的關于這架飛機的數據,試圖對四年前發生在俄克拉荷馬州天空中的事情進行詳細描述。
Hung-Hsi Chang/NASA
佐治亞理工學院的研究科學家、8月3日發表在《科學進展》雜志上的一篇關于該結構的論文的作者Levi Boggs在一份新聞稿中說:“我們能夠用真正高質量的數據對這個巨大噴流進行三維繪圖。”
這樣的三維結構在尋求解碼巨大噴流的過程中非常重要,因為它們從云層中升起意味著它們經常被遮擋在視野之外。Boggs說:“我們能夠看到云頂之上的非常高的頻率源,這在以前是沒有看到過的,而且是如此的詳細。而這些極高頻信號提供了一個關于巨大噴流的信息‘金礦’。”
基本上,從雷雨云中發出的閃電是由引線和流線的組合產生的。引線是電荷差異的結果,有助于形成閃電,而流線則是在這些發展中的閃電的最頂端。這些力量共同作用于傳播來自暴風云內部的電流,但引線通常構成了放電的主體。
新研究的研究人員首先明確地看到,在俄克拉荷馬州的事件中,巨大噴流產生的引線和流線位于雷暴云的上方,而不是在它們通常被發現的底部。其次,“無線電和光學數據顯示了第一個明確的證據,即閃電網絡觀察到的VHF是由首領前面的流線產生的,”研究作者寫道。
Boggs解釋說:“這些冷流從云頂上方開始傳播。它們一直傳播到低電離層,高度為50-60英里,在云頂和低電離層之間形成直接的電氣連接。”
除此之外,研究小組還剖析了許多其他有趣的巨大噴流電荷動態,甚至對這些奇怪的光束為什么會噴出的一個可能的解釋做出了定論。“不管是什么原因,通常都會抑制云層到地面的放電,”Boggs說,“在沒有我們通常看到的閃電放電的情況下,巨大噴流可能緩解了云中多余的負電荷的積聚。”
換言之,一些雷暴云可能會把它們的負能量封閉起來——正如他們所說,這肯定會以某種方式出現。
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原文標題:科學家們研究了觸及太空邊緣的“反向閃電”
文章出處:【微信號:IEEE_China,微信公眾號:IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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