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EXPLORATION | 探秘
在新墨西哥州位于山顶的雷电实验室,杰克•特鲁
布拉德正在准备触发闪电的火箭
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捕捉闪电
□陆佩蓓徐湮徐文欣/编译
260年前,本杰明•富兰克林将系有金属钥匙的风筝放飞进入雷暴,通过观察电火花推断出
在大气中存在电荷。如今,科学家们开始着手了解闪电的更多奥秘。
把火箭送到闪电中矿业技术学院的研究生,他正在等待云层内发生的,但是的确有少数闪电
在美国新墨西哥州3000多米的高大气中的强电场。然后,他将按下按能到达地面。闪电可以是致命的,
山上,杰克•特鲁布拉德正准备发射火钮,将火箭发射到高空,目的是快仅在美国每年雷击致使大约55人丧
箭进入雷暴区。速移动金属线,诱使在特鲁布拉德生。遗憾的是,科学家至今仍对闪
他组装了8只火箭,每个都如同笔上空的空气在一次对地的闪电中放电不太了解。所以,特鲁布拉德所
直的士兵,它们由钢骨架相连。特鲁电。为了达到目标,他和其他闪电做的研究将有助于更好地了解闪电
布拉德装配好火箭,然后在无窗的室猎人都不敢在8月份的任何一天离开如何形成,击中地面,然后沿相同
内坐等几个小时,火箭则放置在屋顶山顶。的路径返回。
上。在世界范围内,每一秒约有100 高空气球和其他实验表明,X射线
特鲁布拉德是新墨西哥州索科罗次闪电发生。虽然大部分闪电都是在和伽马射线往往伴随着闪电。另一个
自然与科技 Nature & SciTech
(January-February 2013)
发现表明高速电子引发了整个过程。
三维闪电图已解开一系列秘密——闪
电如何在云中移动,以及如何制造危
险的“霹雳”去电击好几公里远的地
面,或者甚至向上延伸到宇宙太空。
这些发现不仅充实了雷电物理的图
像,而且也帮助工程师设计出更好的
系统,使致命的闪电远离建筑物和
人群。
守株待兔
1752年,本杰明•富兰克林将系
有金属钥匙的风筝放飞进入雷暴,通
过观察电火花推断出在大气中存在电
荷。两个半世纪后,科学家们有了一
个略好些的关于闪电如何形成的看
法:冰雹和小冰粒在云层中相互摩擦
使得电荷转移。伴随着上升气流,正
电荷一般集聚在小冰块上,负电荷聚
集在较重的冰雹颗粒上漂浮在云的低
处。这种电荷分离建立起了一个电
场,在某些时候必须通过相反电荷之
间的放电才能中和,就如同在干燥冬
季衣服上的静电火花。 13
通过空气,电子刻划了一系列的
离子轨道,称为梯级先导;对于一次
典型的云对地闪电,这意味着云中的
负电荷开始向下传播。一旦梯级先导
到达地面或一个正电荷的区域,产生
放电,
度的可见闪电。
然而, 研究闪电就像是试图捕
捉闪电进入瓶子一样。闪电可能会经
常发生,但往往在科学家们坐等研究
的地方还发生得不够频繁。伊克•
肯尼斯是在新墨西哥技术学院的物(GPS)刚刚开始普遍使用后,地球荷的云对地闪电往往有多次闪击,而
理学家,他说研究闪电就像在碰运物理学家们意识到他们可以使用GPS 带正电的(不太常见)通常不会。带
气——你知道闪电将在夏季的某一接收器去精确测定闪电的时间和地正电的闪电会扩展出很多分支,且向
个时间点击中你所在的建筑物并持点