为什么闪电在天空中呈现出之字形 科学家：电子和分子之间的碰撞
简介：为什么闪电在天空中呈现出之字形 澳大利亚科学家将其归结为电子和分子之间的碰撞（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：世
【菜叶百科解读】
为什么闪电在天空中呈现出"之"字形 澳大利亚科学家将其归结为电子和分子之间的碰撞
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：世界各地的闪电每秒几乎发生50次，但是对于这些能量惊人的闪光，我们仍有许多东西需要了解。一个特别长久的谜团是，为什么闪电在天空中闪烁时呈现出"之"字形，澳大利亚的科学家们现在已经提出了一个解释，将其归结为电子和分子之间的碰撞，产生了一系列所谓的"台阶"。
在过去五年左右的时间里，我们看到研究人员对雷击科学有了一些迷人的见解。这包括发现通过这些事件产生的伽马射线可以在空气中产生反物质，有证据表明它们的电磁场可以对活细胞产生保护作用，以及令人惊叹的高速摄像机拍摄的闪电分支从云中断裂的画面。
尽管我们对这些天气事件的认识不断提高，但雷击的物理学和支撑这些事件的顺序仍然不清楚。为什么闪电会从云层中发出，并沿着"之"字形的路径落向地球，这个问题已经困扰了科学家半个世纪，但南澳大利亚大学的等离子体物理学家约翰-洛克博士现在提出了一个相对有说服力的解释。
Lowke说："有几本关于闪电的教科书，但没有一本解释过人字形（称为台阶）是如何形成的，为什么连接台阶和云层的导电柱仍然是黑暗的，以及闪电如何能够穿越数公里。"
当闪电从雷云中出现时，它以大约50米（164英尺）长的台阶出现。这些台阶在一秒钟内闪亮，然后在另一秒钟内变暗，然后再形成另一个台阶，在同样的微不足道的时间内闪亮。这些台阶不断重复，一个接一个，直到闪电到达地球，虽然肉眼基本看不到，但高速摄影已经使科学家们能够记录这种戏剧性的接力放电。
但是，为什么这些步骤会以这样的方式形成，当闪电沿途经历了转瞬即逝的黑暗时刻时，怎么会有一个连续的电连接？在新发表的研究中，Lowke和他的同事Endre Szili将这一效应归结为所谓的单子-德尔塔可转移的氧分子。这些高能分子是在电子与氧分子碰撞时产生的，导致它们脱离并重新分配电场。
其结果是产生了一个导电柱，在"台阶"向"地面"推进的过程中保持与云层的连接，甚至在变暗时也是如此。这得益于氧分子的刺激，迫使它们进入"可转移"状态，当其数量足够多时，这一现象可以使空气导电。
Lowke在为《对话》杂志撰写的一篇附文中写道："因此，当足够多的可转移状态被创造出来，以分离出大量的电子时，闪电步骤就会发生。在这个步骤的黑暗部分，可转移状态和电子的密度正在增加。在5000万分之一秒之后，台阶可以导电，台阶顶端的电动势增加到大约是云的电动势，并产生进一步的台阶。"
根据科学家们的说法，对雷击的更好理解可以带来对建筑物、飞机和人的更好防雷保护措施。由多面手本杰明-富兰克林在1752年发明的避雷针仍然是我们在这方面的主要措施，其作用是吸引闪电并将其电荷接地。固定在建筑物的顶部以保护结构不受损害，但更好地了解雷击是如何形成的，就可以带来保护建筑环境的新工具。
Lowke博士说："我们需要了解雷电是如何启动的，这样我们就能研究出如何更好地保护建筑物、飞机、摩天大楼、宝贵的教堂和人们。"
这项研究发表在《物理学D杂志》上。
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