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研究人員解釋閃電為什么會(huì)出現(xiàn)分支和閃動(dòng)
2021-04-26
巴西國(guó)家空間研究所（INPE）的研究人員與美國(guó)、英國(guó)和南非的同事合作，首次記錄了雷擊形成和分支的發(fā)光結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析一臺(tái)超級(jí)慢動(dòng)作相機(jī)拍攝的圖像，他們發(fā)現(xiàn)了為什么雷擊會(huì)分叉，有時(shí)會(huì)形成人眼認(rèn)為是閃爍的發(fā)光結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究得到了FAPESP的支持。一篇概述其結(jié)果的文章發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上。
該項(xiàng)目的主要研究人員Marcelo Magalh?es Fares Saba告訴Agência FAPESP："我們成功地獲得了對(duì)這些現(xiàn)象的第一次光學(xué)觀察，并找到了對(duì)分支和閃爍的可能解釋。"Saba是INPE大氣電學(xué)組（ELAT）的一名研究員。
研究人員使用超高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)記錄了2008年至2019年間圣保羅市（巴西）和南達(dá)科他州拉皮德市（美國(guó)）夏季雷暴期間的200多次向上閃電。上行閃電從高樓或其他地面結(jié)構(gòu)的頂部開始，向上傳播到上覆云層。
他們記錄的向上閃電是由帶正電的云對(duì)地閃電觸發(fā)的，這種閃電更為常見，正如INPE的同一個(gè)研究小組在之前的研究中所描述的那樣。
"Saba說(shuō)："例如，當(dāng)風(fēng)暴的電場(chǎng)被遠(yuǎn)在60公里以外的云對(duì)地放電干擾時(shí)，向上的閃電就會(huì)在塔頂或摩天大樓的閃電導(dǎo)體上產(chǎn)生。
盡管巴西和美國(guó)的研究條件非常相似，但只有在美國(guó)記錄的三個(gè)向上的閃電中觀察到了發(fā)光的結(jié)構(gòu)。這些都是由向云基傳播的正向領(lǐng)導(dǎo)放電形成的。
"記錄向上閃電的圖像的好處是，它們讓我們看到這些正極領(lǐng)導(dǎo)從地面到云底的整個(gè)軌跡。一旦進(jìn)入云層，就無(wú)法再看到它們，"Saba說(shuō)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)在正向?qū)У捻敹诵纬梢粋€(gè)低亮度的放電，其結(jié)構(gòu)類似于畫筆。"Saba說(shuō)："我們觀察到，這種放電，通常被稱為電暈刷，可能會(huì)改變方向，一分為二，并確定閃電的路徑和它的分支方式。
當(dāng)一個(gè)向上的閃電分支成功時(shí)，它可能向左或向右前進(jìn)。當(dāng)分支失敗時(shí)，電暈刷可能會(huì)產(chǎn)生非常短的片段，與分支的頭部一樣明亮。視頻顯示，這些片段在電暈刷分裂后的幾毫秒內(nèi)首次出現(xiàn)，并隨著分支的頭部向云層底部的向上傳播而脈動(dòng)。
薩巴說(shuō)："這些閃爍實(shí)際上是反復(fù)出現(xiàn)的雷電分支的失敗嘗試，"他補(bǔ)充說(shuō)，這些閃爍可能解釋了為什么多次閃電放電是頻繁的，但需要更多的研究來(lái)驗(yàn)證這一理論。
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