俗话说,闪电不会连续两次击中同一地点。但这是一个误解。正如LOFAR射电望远镜的观测所揭示的那样,风暴云的闪电通道可以很好地放电几次。研究人员发现,导致发生这种现象的的原因是“雷针”(主分支)的侧分支将部分电荷传导回云层。这种充电会导致相同的雷电通道重复放电-然后雷电会连续击中几次。

雷击是因为高耸的暴风云在内部带电。湿空气的强烈向上流动导致电荷分离,并产生强电场。最近的一项研究发现,积雨云中可形成高达13亿伏的电压。如果电压太高,则会突然放电-闪烁。从一个小的点状区域开始,创建一个充满热等离子体的闪光通道。它的正尖端从云层中吸收负电荷,并将其转发到地球的表面或云的另一部分。这会使得电荷均衡,同时云在一定程度上也会被放电。

闪电

但显然在某些情况下,这种放电不能正常工作,导致同一通道闪烁几次。但是,至今尚不清楚为什么以及如何发生这种多次闪烁。现在,格罗宁根大学的Brian Hare和他的同事已经使用分散式射电望远镜低频阵列(LOFAR)的一部分来窥探暴风云。该望远镜由遍布欧洲的数千个天线组成,这些天线通过光纤网络链接在一起。然而,在他们的研究中,Hare和他的团队仅使用了荷兰LOFAR部件的天线,该天线分布于3200平方公里。在30至80兆赫兹的频率范围内,他们分析了暴风云中闪电通道发出的无线电辐射。

Hare解释说:“这些数据能够使我们首次看到并绘制雷电传播图。” 这些发现揭示了令人惊讶的事情:沿着一公里长的闪电通道可以形成几个较小的侧通道。这些“雷针”最长可达一百米,而厚度却不足五米。研究人员发现,这些针会发出特别强的无线电辐射。这意味着电荷在这些针中流动。Hares的同事Olaf Scholten说:“这些发现与先前对闪电的理解相悖,在闪电中,电荷仅沿着等离子通道从一朵云流到另一朵云。”

快速充电

但是这些雷电针会发生什么?科学家从他们的观察中得出结论,等离子体通道的这些细小的侧分支就像一种电荷泄漏:“电荷聚集在这些针中,然后这些电荷不会如预期的那样流入负通道,而是通过针被泵回到云中”。Hare解释,“这是再次给云层充电。”正如研究人员所解释的那样,这是一个全新的,以前未知的现象-也是多次闪光的原因。

“这就是为什么云层在地面上反复发生雷击的原因,雷暴不仅提供闪电,而且还提供许多壮观但危险的放电,” Hare解释道。

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