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科学家首次测量危险向上闪电的 X 射线:ScienceAlert

科学家首次测量危险向上闪电的 X 射线:ScienceAlert

我们对闪电的看法往往是有方向性的。 它从天空中弯曲,发出破碎的电流,象征着风暴的力量。

但闪电并不总是向下,科学家刚刚进行了初步测量,可以帮助我们了解这种强大力量在自然界中是如何形成的。

瑞士联邦理工学院 (EPFL) 天体物理学家托马斯·奥里格尔-肖蒙特 (Thomas Origel-Schomont) 领导的团队直接探测并测量了一种特殊类型的闪电,这种闪电会击中更高的天空,称为正上冲闪光。

向上闪光是一种闪电,它从高空某个点的负电荷开始,逐渐上升到天空与雷雨云连接,然后将正电荷转移到地面。 X 射线探测可以帮助减轻世界各地闪电造成的损害。

“在海平面,向上的闪光很少见,但在更高的海拔,它们可能成为主要类型。” “尤里格尔·肖蒙说。 “它也有可能造成更大的破坏,因为在向上闪光时,闪电与结构的接触时间比在向下闪光时更长,这给了它更多的时间来传输电荷。”

众所周知,X 射线是闪电的伴侣。 我们在向下的云对地闪电和火箭触发的闪电中检测到了它,这两种情况都发生在向下的负箭头先导阶段。 它是在上升被动闪电弓箭大师阶段发现的。

但奥里吉尔-肖蒙和他们的团队表示,对瑞士桑蒂斯塔发出的四次正闪电的先驱阶段的 X 射线探测是了解闪电的一种新工具。

“闪电产生和传播的实际机制仍然是个谜。” 他们解释。 “观察从桑蒂斯塔等高层建筑升起的闪电,可以将 X 射线测量结果与同时测量的其他量(例如高速视频观测结果和电流)关联起来。”

桑蒂斯大厦 在阿彭策尔阿尔卑斯山。 (洛桑联邦理工学院

桑蒂斯塔是研究闪电的绝佳地点。 该建筑设计并用作通信塔和气象观测站,高 124 米(407 英尺),位于阿彭策尔阿尔卑斯山 2,502 米(8,209 英尺)桑蒂斯山的山顶。

它像一根手指一样伸出天空,是闪电的主要目标。 确实,他被电击了 一年约100次

由于它如此之高,并且可以清晰地看到附近的山脉,因此它是记录和分析闪电行为的绝佳场所。 研究人员使用高速摄像机捕捉到了它们的四次向上闪光; 单次闪光的记录速度高达惊人的 24,000 帧/秒。

这些相机使研究人员能够区分发射 X 射线的正向上闪光和不发射 X 射线的正向上闪光。 X 射线发射非常短暂,在先导形成的第一毫秒内消失,并且与电场的快速变化以及电流变化的速率相关。

研究人员表示,这对于减少闪电对人体结构造成的损害具有重要意义。

“作为一名物理学家,我希望能够理解观测背后的理论,但这些信息对于从工程角度理解闪电也很重要。” “尤里格尔·肖蒙说

“越来越多的高空结构,如风力涡轮机和飞机,是用复合材料建造的。这些材料的导电性比铝等金属低,因此它们的温度更高,容易受到向上闪电的损坏。”

该团队的研究成果发表于 科学报告

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