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什么导致闪电?科学家寻求三大问题的答案

作者:Natalie Wolchover发布时间:09/27/2012 09:43美国东部时间生命中的小事件每天全世界大约44,000雷暴,每秒向地面提供多达100个闪电这些戏剧性,震耳欲聋的闪电充满全球通过保持地面与负电荷齐平并维持电离层的正电荷雷电将地球变成电路,它甚至可以提供在原始汤中开始生命的火花但是据我们所知,闪电可能如同来自Zeus Counting Ben Franklin的风筝和关键实验作为起点,250年的科学研究尚未掌握闪电如何工作大气科学家有一个基本的过程草图正面电荷积累在顶部雷云和负电荷堆积在底部(除了经常在中下部检测到的令人困惑的正电荷片)这些相反电荷之间的电气吸引力,以及云底部的负电荷和积聚在地面上的正电荷之间的电气吸引力,最终变得足够强大以克服空气对电流的阻力就像一群大象趟过河流,负面费用从云底下降到天空下方并向地面移动,形成一条看不见的导电路径,称为“阶梯式领导者”

充电路径最终连接到类似的正面充电的“飘带”地面,完成一个电路并使负电荷沿着它们形成的电路从云层倾泻到地面这突如其来的巨大放电是闪电[信息图:闪电如何发生]但至于如何发生这一切 - 好吧,它只是没有多少生理意义有三个大问题需要答案,领先的闪电物理师Joe Dwyer说道

佛罗里达理工学院的首席执行官“首先,你如何实际收取雷云

” Dwyer说需要水和冰的混合来提供可以获得电荷的原子,并且需要上升气流来移动带电粒子

其余的细节是模糊的一个理论认为来自太空的高能宇宙射线通过云,从原子中剥离电子并将这些带负电的粒子拖向云底,造成电荷不平衡Dwyer说虽然这个过程可能起作用,但似乎不足以解释科学家观察到的巨大不平衡他告诉Life's Little Mysteries,科学家之间达成的共识是,电荷分离主要是在一个称为“非感应充电机制”的过程中实现的“你有一个混合阶段的冰和水超过5公里[3英里]左右,不知怎的,那些相互作用,你有一些降水,你有上升气流炸毁,“他说,”不知怎的,冰和水相互作用,并设法分成相反的cha较大的颗粒较轻的颗粒获得正电荷并被吹向顶部,较重的颗粒是负的并且下降“在云底部附近的上述正面补丁仍然是一个令人头疼的问题[物理学中最大的未解之谜]第二混淆点被称为“闪电引发问题”雷云内电场的测量值一直产生的峰值比破坏空气绝缘性能所需的数值级弱一些人造火花塞需要更大的值电场,或一个电极和另一个电极之间的电压差,以便电流穿过间隙所以问题是,“你如何在雷雨中获得火花

暴风雨中的电场似乎永远不足以产生火花那么火花怎么样

这是一个非常活跃的研究领域,“Dwyer说,一旦火花开始,最后的问题是它如何继续下去”在你开始之后,闪电如何通过云传播数十英里

“Dwyer说”那是令人惊奇的是 - 你如何将空气从绝缘体转变为导体

“闪电让科学家对基础物理学的理解更加困惑但是根据Dwyer的说法,最近的进步已经加快了步伐 “我们有很多方法可以测量几年前无法获得的雷电和风暴我们可以看看它们发出的无线电信号我们可以触发闪电,这样我们就可以知道我们的相机和仪器指向哪里几年前我们意识到闪电会产生X射线和伽马射线,这是出乎意料的事情

这让我们对正在发生的事情有了新的认识

所以我们取得了很大的进步“到目前为止,似乎宙斯的愤怒在技术上并没有排除了跟随Natalie Wolchover在Twitter @nattyover或Life's Little Mysteries @llmysteries我们也在Facebook和Google+上

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