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中国曾出现罕见巨型喷流闪电(图)
(2013-03-21 08:05:12)
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图1：中国研究人员观察到的罕见的巨型喷流闪电。这道树形闪电出现在太空边缘。此前，人们只在热带和亚热带观察到这种闪电
2010年，中国北方上空曾出现罕见的巨型喷流闪电。虽然已经不止一次观察到这种现象，但对于这种神秘闪电到底由何种因素导致，科学家尚无定论。从图像来看，中国出现的巨型喷流闪电呈树形，出现在风暴云上方，靠近太空边缘。在此之前，科学家只在热带和亚热带观察到这种闪电。
根据一项新研究，这道巨型喷流闪电出现在北纬35度，与塞浦路斯以及曾出现这种闪电的最北部地区的纬度大致相同。科学家表示他们的观测发现有助于了解全球电路，帮助飞行员了解在风暴云上方飞行的风险，但他们也承认他们并不清楚何种因素导致巨型喷流闪电形成。
图2：研究人员捕捉的第二场风暴的影像，共出现5道精灵闪电。精灵闪电通常呈红色，是瞬态发光事件的另一种形态，出现在活跃的雷暴系统上方
闪电是一种大规模放电现象，由空气中不均衡的电荷导致。这种放电分为几种，例如在一个云层内，从一个云层到另一个云层，或者从一个云层到地面。闪电的出现同时伴随巨大的雷声。导致这种放电现象的机制仍旧是一个科学研究课题。通常情况下，闪电由距地面3到4英里（约合4.8到6.4公里）的积雨云产生，积雨云距地面高度最大可达到9英里（约合14公里）。
巨型喷流闪电是一种更大规模的放电现象，出现在雷暴上空高处。这种闪电是一种被称之为“瞬态发光事件”的发光现象，所谓的蓝色喷流、红色精灵和淘气精灵都属于这种现象。迄今为止，巨型喷流是科学家发现的最为罕见的瞬态发光事件。中国大陆上空的巨型喷流是2010年发现的，但中国科学院的研究人员直到最近才发表研究论文，证实观察到这一罕见现象。
首席研究员、大气学家杨景表示，这是中国大陆首次观察到的巨型喷流闪电。在此之前，人们曾在欧洲、台湾和美国观察到这种现象。借助微光水平观测、闪电方位网络、多普勒雷达以及红外天气图像提供的数据，杨景和同事对喷流和相关风暴进行了详细分析。分析结果显示从云层顶部出现的喷流最大距地高度为55英里（约合88公里）左右。根据多普勒雷达的观测，出现喷流的云层距地面11英里（约合17公里）。
研究人员表示：“巨型喷流从雷雨云顶部开始出现，向上移动，进入电离层。它对电离层电位和近太空的电环境产生直接影响。对这种放电现象进行的研究有助于了解如何在太空环境下采取保护措施，这一点非常重要。”
杨景等人的研究发现刊登在中国《科学通报》上。论文中，他们还详细描述了第二场风暴，共观察到5道精灵闪电。论文指出：“巨型喷流在雷暴和电离层之间形成直接电连接，将来自雷暴的数十到数百库仑电量转移到电离层。”这些电量远远超过云对地闪电转移的电量。通过进一步研究，他们能够获取必要的参数，对全球电路进行研究。论文称：“所有巨型喷流释放的能量都可达到数十MJ（数百万焦耳），对在近太空飞行的飞机构成巨大威胁。此外，数十MJ能量还将导致巨型喷流出现区域发生猛烈的化学反应，致使同一地区的大气物理环境发生重大变化。”
自2001年以来，科学家只记录下5次巨型喷流的影像。科学家至今不清楚何种条件或者何种风暴导致巨型喷流形成。2009年，美国北卡罗来纳州杜克大学的一支研究小组捕捉到巨型喷流影像，整个过程持续了不到一秒。研究领导人史蒂文-库莫尔当时表示，他与同事获取的磁场测量数据帮助他们进一步了解这种现象。他说：“我们的测量数据显示巨型喷流能够将大量电荷转移到高度较低的电离层。它们是在雷雨云顶部出现的方向向上的闪电，像普通的云对地闪电一样转移电荷。我们观察到的巨型喷流规模很大，让我们感到吃惊。”库莫尔表示通过将常规闪电和巨型喷流释放电量的测量数据进行比较，他们得以了解巨型喷流的规模。
由于雷雨云与电离层之间的空气稀薄，阻力较小，巨型喷流的移动速度远远超过常规闪电。常规闪电通常沿着6英寸（约合15厘米）的通道向下移动大约4.5英里（约合7公里），袭击地面，相比之下，杜克研究小组观察到的巨型喷流沿着多个通道移动，向上移动了大约40英里（约合64公里）。
根据一项新研究，这道巨型喷流闪电出现在北纬35度，与塞浦路斯以及曾出现这种闪电的最北部地区的纬度大致相同。科学家表示他们的观测发现有助于了解全球电路，帮助飞行员了解在风暴云上方飞行的风险，但他们也承认他们并不清楚何种因素导致巨型喷流闪电形成。
闪电是一种大规模放电现象，由空气中不均衡的电荷导致。这种放电分为几种，例如在一个云层内，从一个云层到另一个云层，或者从一个云层到地面。闪电的出现同时伴随巨大的雷声。导致这种放电现象的机制仍旧是一个科学研究课题。通常情况下，闪电由距地面3到4英里（约合4.8到6.4公里）的积雨云产生，积雨云距地面高度最大可达到9英里（约合14公里）。
巨型喷流闪电是一种更大规模的放电现象，出现在雷暴上空高处。这种闪电是一种被称之为“瞬态发光事件”的发光现象，所谓的蓝色喷流、红色精灵和淘气精灵都属于这种现象。迄今为止，巨型喷流是科学家发现的最为罕见的瞬态发光事件。中国大陆上空的巨型喷流是2010年发现的，但中国科学院的研究人员直到最近才发表研究论文，证实观察到这一罕见现象。
首席研究员、大气学家杨景表示，这是中国大陆首次观察到的巨型喷流闪电。在此之前，人们曾在欧洲、台湾和美国观察到这种现象。借助微光水平观测、闪电方位网络、多普勒雷达以及红外天气图像提供的数据，杨景和同事对喷流和相关风暴进行了详细分析。分析结果显示从云层顶部出现的喷流最大距地高度为55英里（约合88公里）左右。根据多普勒雷达的观测，出现喷流的云层距地面11英里（约合17公里）。
研究人员表示：“巨型喷流从雷雨云顶部开始出现，向上移动，进入电离层。它对电离层电位和近太空的电环境产生直接影响。对这种放电现象进行的研究有助于了解如何在太空环境下采取保护措施，这一点非常重要。”
杨景等人的研究发现刊登在中国《科学通报》上。论文中，他们还详细描述了第二场风暴，共观察到5道精灵闪电。论文指出：“巨型喷流在雷暴和电离层之间形成直接电连接，将来自雷暴的数十到数百库仑电量转移到电离层。”这些电量远远超过云对地闪电转移的电量。通过进一步研究，他们能够获取必要的参数，对全球电路进行研究。论文称：“所有巨型喷流释放的能量都可达到数十MJ（数百万焦耳），对在近太空飞行的飞机构成巨大威胁。此外，数十MJ能量还将导致巨型喷流出现区域发生猛烈的化学反应，致使同一地区的大气物理环境发生重大变化。”
自2001年以来，科学家只记录下5次巨型喷流的影像。科学家至今不清楚何种条件或者何种风暴导致巨型喷流形成。2009年，美国北卡罗来纳州杜克大学的一支研究小组捕捉到巨型喷流影像，整个过程持续了不到一秒。研究领导人史蒂文-库莫尔当时表示，他与同事获取的磁场测量数据帮助他们进一步了解这种现象。他说：“我们的测量数据显示巨型喷流能够将大量电荷转移到高度较低的电离层。它们是在雷雨云顶部出现的方向向上的闪电，像普通的云对地闪电一样转移电荷。我们观察到的巨型喷流规模很大，让我们感到吃惊。”库莫尔表示通过将常规闪电和巨型喷流释放电量的测量数据进行比较，他们得以了解巨型喷流的规模。
由于雷雨云与电离层之间的空气稀薄，阻力较小，巨型喷流的移动速度远远超过常规闪电。常规闪电通常沿着6英寸（约合15厘米）的通道向下移动大约4.5英里（约合7公里），袭击地面，相比之下，杜克研究小组观察到的巨型喷流沿着多个通道移动，向上移动了大约40英里（约合64公里）。
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