有哪些不同类型的闪电

虽然我们倾向于认为闪电是从天空坠落到地球的螺栓,但闪电可以撞击地面或撞击云层或大气。根据美国国家严重风暴实验室的报告,云中闪电的数量是云对地攻击的五到十倍。以下是雷暴期间可能发生的各种闪电。

云对地闪电

随着负电荷在雷暴基地内生长,正电荷开始在地球表面汇集,无论它在哪里都会影响风暴。这是几乎所有云对地闪电的原因,如上图所示。随着云对地的闪电,一个阶梯式的领导者从负的云底向下掠过,被一列被称为“正流”的电离空气拦截,从正电荷的地面射出来迎接它。当两者连接时,猛烈的电流在云与地面之间咆哮,形成闪电。多个正飘带有时会竞争同一个阶梯式领导者。

在雷雨天几乎任何接地的物体或有机体都可能吸引有阶梯的领导者,但闪电是懒惰的,所以越接近越好。树木,高楼,塔楼和天线是最受欢迎的目标,与民间智慧相反,闪电可以发射两次。

Intracloud和云到云的闪电

Intracloud闪电永远不会离开它形成的云。(照片:NOAA)

地球上大约四分之三的闪电从未离开形成的云层,满足于在风暴中找到另一个带相反电荷的粒子区域。这些罢工被称为“内部闪电”,但它们有时也被称为“闪电”,从我们的有利位置来看,它们点亮了云层表面的发光片。当分支螺栓沿着云层的下侧蠕动时,会发生“蜘蛛闪电”(见下图)。

蜘蛛闪电是经常在云层下面看到的长而水平移动的闪光。(照片:NOAA)

闪电有时会离开云层,但仍然留在天空中,这种现象可以采取多种形式。它可能会跳到另一个云,或者如果附近有足够的电荷,它可能会在风暴周围空中袭击。

虽然基于云的闪电通常不会打扰人类表面,但它可能会对我们的飞机,火箭和其他飞行器造成严重破坏。飞行路径通常直接通过大雷暴引导客机,虽然闪电通常在飞机外部传递,但在这种情况下很难完全保护任何电气系统。2009年,公司官员表示法航447航班可能在大西洋上空消失之前被闪电击中 – 它在两个电力系统失去动力之前就飞入了热带风暴 – 尽管其他各种因素可能更加复杂。卡纳维拉尔角的美国宇航局工程师也经常受到来自佛罗里达州无情的夏季雷暴的闪电的困扰,这可能会延迟发射并损坏昂贵的设备。

从蓝色螺栓

佛罗里达大学的闪电研究小组用高速摄像机从蓝色中抓住了这个螺栓。(图片:佛罗里达大学闪电天文台)

大多数雷击都是负面的,从云底下降到带正电的地面。但是在大雷暴中,一个增压的正向螺栓可能会从云层的上部区域发射出去,然后飞离风暴,然后撞到一个带负电的地球的远处。有时候行驶长达25英里,这些罢工可能会偷偷摸摸的是那些甚至不知道附近有雷暴的人 – 因此这个名字“ 从蓝色的螺栓上 ”。除了隐形和稀有之外,蓝色的螺栓也比正常的雷击更强大,因此会造成更多的身体和财产损失。

2019年5月,佛罗里达州的一名妇女无意中捕获了这支正闪电。它叮叮当当的窗户 – 和她:

球闪电

据报道,世界各地的雷暴期间都有漂浮的电球 – 甚至在实验室中重建 – 但事实证明这些天体很难验证。如果天然球闪电确实存在,那就是短暂的,不稳定的和罕见的。不过,有一些诱人的提示,例如下面的视频,它是真实的。

科学家们对球闪电的性质也有一个有趣的理论。对于2018年3月发表的一项研究,研究人员创造了一种称为玻色 – 爱因斯坦凝聚体的过冷态物质,然后将其磁场结合成一个复杂的结。这产生了一个称为“Shankar skyrmion”的量子对象,这个对象在40多年前被理论化,但从未在实验室中成功创建过。

根据阿默斯特大学的一份声明,一个skyrmion是“原子磁矩的打结配置” ,基本上是一组互锁的磁场。(正如LiveScience报道的那样,它有点像一组连接的钥匙环。)研究人员指出,这种打结的磁场是球形闪电拓扑理论的关键,它描述了由打结场磁约束的热气体等离子体。由于难以“解开”将等离子体保持在适当位置的磁结,球闪电理论上可以比典型的螺栓持续更长的时间。

瞬态发光事件

闪电不是唯一的电气欺骗雷阵雨。还有另一个奇怪的,幽灵般的灯光世界,大多数人都看不到,在风暴上方的高层大气层周围跳舞。它们并不是传统意义上的闪电 – “瞬态发光事件”或“大气光学现象”是首选术语 – 但我们仍然不了解它们。

彩虹的颜色图象,采取从航空器。(图片:美国宇航局/阿拉斯加大学费尔班克斯 /维基共享资源)

精灵是巨大的闪光,直接出现在活跃的雷暴之上,通常与下面强大的带正电的云对地闪电相对应。也被称为“红色精灵”,因为它们中的大多数都是红色的,这些纤细的耀斑可以从云层顶部射出60英里,尽管它们的电荷很弱并且很少持续超过几秒钟

Sprites的形状已经与柱子,胡萝卜和水母进行了比较,但它们的微弱电荷和柔和的光线意味着它们很少被肉眼发现 – 实际上,直到1989年才有它们的照片证据。然而,从那时起,数千只精灵的拍摄和拍摄是从地面,飞机和太空拍摄的。

蓝色喷气机仅持续不到一秒钟。(照片:NOAA)

蓝色喷气机就像它们听起来一样:蓝色能量的光束从雷暴顶部喷射到周围的天空中。但是,尽管名称简直明了,但它们是更神秘的瞬态发光事件之一,因为它们与云对地闪电没有直接联系,并且不与局部磁场对齐。随着从云中出现的发光的蓝白条纹,它们在狭窄的锥体中向上延伸,逐渐散开并在大约30英里的高度消散。蓝色喷气机只持续了不到一秒钟,但已经被飞行员见证,甚至还能看到视频。

这个精灵的形象被犹他州立大学的太空动力学实验室捕获。(照片:犹他州立大学)

精灵,如子画面,发生在活性云对地闪电的面积,并在电离层中也有发现。这些发光的,快速膨胀的光盘可以伸展300英里,但是它们的持续时间不到千分之一秒,即使没有雷雨,也会让它们难以发现。美国宇航局于1992年发现了精灵,当时航天飞机上的一个低光摄像机拍摄了一个动作,科学家们认为它们是由雷暴从电离层射入的电磁脉冲引起的。

闪电事件包括精灵,精灵和蓝色喷气机。(照片:NOAA)

闪电安全

根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据,在过去的30年里,每年有更多的美国人被飓风或龙卷风袭击,但由于死亡人数分布在更长的时间和距离上,因此它是“ 被低估的天气危害 ”。出于某种原因,雷击造成的死亡人数远远多于女性 – 自2006年以来,美国超过78%的闪电死亡人数是男性。在该国的某些地区,特别是佛罗里达州,德克萨斯州和墨西哥湾附近的其他州,闪电也更加频繁和严重。

云对地雷击可以通过多种方式攻击人。在雷雨期间 – 或者在一次之前或之后30分钟 – 外出是不是一个好主意,也不是站在任何高大的树木或杆子附近。但无论如何,理想情况下你应该在里面。

最好的地方是建筑物的管道和电线,因为它们比人体更好地传导电力。露天开放的结构并不安全,包括棚屋,车棚,野餐棚,棒球防空洞和露天体育场。如果你被困在外面,试着进入一个封闭的金属车辆,窗户卷起来,避开敞篷车,高尔夫球车,拖拉机或建筑设备等开放式驾驶室。

在雷暴期间,游泳池是众所周知的危险因为水很容易导电。除了金属,另一个顶部导体,水也可以帮助闪电侵入我们的家庭和企业,让它通过管道和电气系统进入。螺栓可能直接撞击建筑物或穿过电源线,可能会使任何正在洗澡的人,使用计算机或当时通过电话进行电击(地面线路是主要风险;手机通常可安全使用风暴)。即使不期望龙卷风,建筑物最安全的部分是内部,远离窗户,水和电器。

有关闪电科学和安全的更多信息,请查看以下链接:

文章来源:mnn

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