闪电的别样打开方式

　　夏夜，闪电常常划破夜空，将黑夜瞬间变成白昼，伴随着轰隆隆的雷鸣，一部部科幻大片正不停地在天空上映。

　　闪电拥有着大自然的神秘力量，它不是天神作法，而是带电云层相遇所产生的一种放电现象，因不同云之间、云与大地之间强烈放电而形成。人们把这种达到对流层顶高度且能产生闪电的积雨云称为雷暴云。

　　雷暴云之所以带电，主要是因为“非感应起电”。具体来说，就是大气对流的不稳定和能量的剧烈变动使雷暴云内部产生了大量的冰晶、软雹、过冷水等水成物粒子；这些粒子出现增长、碰撞、合并、分离等过程，从而使雷暴云内形成了携带不同电荷的电荷层；当雷暴云中的电荷分离达到一定程度，导致云内的电场积累增强时，就会击穿空气并形成闪电。

　　闪电一般伴随着雷鸣。当闪电发生的时候，巨大的电流将空气加热，使空气体积急剧膨胀而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

　　闪电可以发生在同一块云的不同部位，也可以发生在云与云之间、云和地之间。发生在云和地之间的闪电被称为云—地闪电。由于云—地闪电与人类的活动和生命安全密切相关，所以对它开展的研究也最多。

　　人工引雷—探测雷电的新途径

　　一般情况下，我们用肉眼看到的闪电都是奇形怪状、蜿蜒曲折的，这是因为闪电在放电过程中，电流会选择更容易通过的地方流动，但空气中存在不同的导电气态分子，而且空气的温度和湿度也不同，所以在不断选择更容易导电物质的过程中，电流流动就会出现弯曲的现象。不过利用人工引雷技术，人们可以将四散的电流沿直线状引到地面。

　　2021 年7 月， 中国科学院大气物理研究所在山东某试验基地开展了一次“人工引雷”试验活动，引发社会关注。试验中，引火导体冲上云霄，随后被雷电击中，电光沿着导体直线状传输到地面，整个画面非常震撼。人工引雷的过程简而言之是：当引雷试验场上方有雷暴云经过时，选取合适的条件向上发射尾部拖曳细钢丝的引雷火箭；火箭升空后，细钢丝将被拉直；细钢丝尖端的位置发生了向上的尖端放电过程；放电形成了等离子通道，使得雷电沿着笔直的细钢丝“一路向下”，最终形成云和地之间强烈的放电现象。

　　为什么要进行人工引雷试验呢？这是因为自然界闪电的发生充满了瞬时性和随机性，人们既很难对闪电开展直接探测工作，也无法模拟真实的闪电发生过程，这导致人们对自然界闪电的了解难上加难；而人工引雷触发闪电的过程和自然闪电发生的过程十分相似，所以能提供最接近真实的自然雷电模拟源。

　　人工引雷可以使闪电的发生在时间和空间上有一定的可预知性和可控制性，便于集合多种手段同步观测。人工引雷还可以为认识闪电发生、发展的物理本质提供条件，为雷电定位系统提供标定源，并进行真实条件下的雷击防护测试。

　　奇特的“红色精灵”

　　闪电一般发生在对流层，而如果我们从太空中看云层，还会看到很多地球高层大气中的特殊放电现象。因为这些现象的出现具有短暂性和神秘性，它们的名字也都十分梦幻，比如“红色精灵”“淘气精灵”。

　　“红色精灵”是在雷暴上空中高层大气中出现的一种空气介质击穿现象。在距地表五六十千米的高度上，气压很低，空气非常稀薄，强烈的闪电产生的电场扰动很容易导致空气介质的电击穿。相对普通闪电来说，“红色精灵”是出现在中高层大气中的放电现象，是强度很大的普通闪电在雷暴上空的广阔空间引起的进一步放电。

　　“红色精灵”上半部是红色，底部渐渐转变为蓝色，通常发出巨大但微弱的闪光。由于只能持续几毫秒到几十毫秒，如鬼魅一般难以捉摸，也被称为“幽灵闪电”。除了“红色精灵”，还有“蓝色喷流”“淘气精灵”和“光晕”等。这些“精灵”都出现在浓厚雷暴上空的中高层空间中，因为云层的遮挡，地面上的观测者很难通过肉眼看到，好在高空运行的国际空间站为观察它们提供了完美的视角。

　　目前，针对“红色精灵”和“蓝色喷流”，科研人员已经进行了多次观测，但关于其具体的形成机制还有待进一步的研究探索。

　　【责任编辑】谌 燕

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