为什么闪电经常两次击中

时间:2019-08-13 06:15:01 来源:中华女性网 当前位置:扶苏云说三农 > 百姓 > 手机阅读

为什么闪电经常两次击中

一项新的研究揭示了带正电荷的闪电引线中的针状结构

为什么闪电经常两次击中

与人们普遍认为的相反,闪电通常会击中两次,但闪电通道被“重复使用”的原因仍然是个谜。现在,格罗宁根大学的研究小组利用洛法射电望远镜对闪电的发展进行了前所未有的详细研究。他们的工作揭示了雷雨云内部的负电荷并不是在一瞬间全部释放出来的,而是在中断时部分存储在主通道旁边。这发生在研究人员称之为针的结构内部。通过这些针,负电荷可能会导致反复放电到地面。

这一发现与目前的情况形成了鲜明的对比,在目前的情况下,电荷沿着等离子体通道直接从云层的一个部分流向另一个部分,或者流向地面。低频阵列(LOFAR)是荷兰的一种射电望远镜,由分布在北欧的数千个相当简单的天线组成。这些天线通过光纤电缆与中央计算机相连,这意味着它们可以作为一个单独的实体运行。LOFAR主要用于射电天文观测,但天线的频率范围也使其适合于闪电研究,因为放电会在甚高频(甚高频)无线电波段产生爆炸。

在目前的闪电观测中,科学家们只使用了荷兰的LOFAR站,它覆盖了3200平方公里的面积。这项新研究分析了30-80 MHz频段的原始时间轨迹(精确到1纳秒)。这些数据使我们能够在一定范围内检测闪电传播,这是我们第一次能够区分主要过程。此外,无线电波的使用使我们能够看到雷云的内部,那里是大多数闪电的所在。

当强上升气流在大积雨云中产生一种静电时,就会发生闪电。云的一部分带正电荷,另一部分带负电荷。当电荷间隔足够大时,就会发生猛烈的放电,我们称之为闪电。这种放电从等离子体开始,等离子体是一小块电离空气,其温度足以导电。这个小区域成长为一个分叉的等离子通道,可以达到数公里的长度。等离子体通道的正极尖端从云中收集负电荷,负电荷通过通道到达负极尖端,负极尖端的电荷被释放出来。我们已经知道,大量的VHF排放是在负通道的尖端产生的,而正通道的排放只是沿着通道而不是在通道的尖端。

科学家们开发了一种新的LOFAR数据算法,使他们能够可视化两次闪电产生的VHF无线电辐射。天线阵列和所有数据上非常精确的时间戳使他们能够以前所未有的分辨率精确定位发射源。靠近LOFAR的核心区,天线密度最高,空间精度约为一米,此外,所获得的数据能够定位比其他三维成像系统多10倍的甚高频源,时间分辨率在纳秒范围内。这导致了一个高分辨率的三维图像的闪电放电。

结果清楚地表明,在形成针的位置,放电通道发生了断裂。这些粒子似乎从主通道释放负电荷,负电荷随后又重新进入云团。信道中电荷的减少引起了中断。然而,一旦云中的电荷再次变得足够高,流经通道的电流就会恢复,导致第二次闪电放电。通过这种机制,雷击会在同一区域反复发生。

沿着正通道的VHF排放是由于沿着以前形成的侧通道,即针,相当有规律地重复排放。这些针似乎以脉冲的方式排出电荷。这是一个全新的现象,新的观测技术显示,闪电中有大量的针,这是以前从未见过的,从这些观察中,我们看到云的一部分被重新充电,我们可以理解为什么闪电放电到地面可能会重复几次。

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