暴风雨寻求解码巨大喷流的过程

2018年5月14日暴风雨期间在俄克拉荷马州上空形成了巨大喷流。

与其说是用锯齿状的闪电散布在地球上，不如说是为这场风暴提供动力的浓密云层将一道闪电向上喷出50英里，足以擦过电离层或太空的边缘。这种猛烈的、逆向的电力爆发很快就会被列为自然界最神秘的大气现象之一：一股巨大的喷流。

巨大的喷流只是沿着普通闪电发出的发光光束，但指向相反的方向。不过，它们比朝下的对应物强得多，有时甚至威胁到漂浮在我们星球轨道上的太空飞行器或其他技术。而这一次的程度是难以置信的强烈。它被认为是迄今为止研究过的同类中最强大的，携带了大约300库仑的电荷，是典型闪电的100倍。

在过去的二十年里，科学家们已经发现了其中一些奇怪的力量，但其中许多目击事件都来自于公众的意外捕获。

例如，一架从印度巴德拉克上空经过的飞机拍摄到了一条紫色条纹，另一个是在中国石坑崆海拔1902米的山顶附近用夜间相机拍摄到的。2013年，美国宇航局在国际空间站上增加了一个实验，以帮助更好地、更积极地观察云顶上方的场景，以便我们能够捕捉到巨大喷流的行动。尽管如此，科学界仍然没有很多为搜索而定制的观测系统。

这就解释了为什么俄克拉何马州2018年的事件是偶然的。

碰巧，这一极端事件发生在该州的一系列相关科学仪器附近，比如卫星网络和检测所谓“极高频信号”的闪电测绘系统。该地区的一位公民科学家甚至用弱光相机拍下了它。因此，根据所有这些线索，一组科学家收集了尽可能多的关于这架飞机的数据，试图对四年前发生在俄克拉荷马州天空中的事情进行详细描述。

Hung-Hsi Chang/NASA

佐治亚理工学院的研究科学家、8月3日发表在《科学进展》杂志上的一篇关于该结构的论文的作者Levi Boggs在一份新闻稿中说：“我们能够用真正高质量的数据对这个巨大喷流进行三维绘图。”

这样的三维结构在寻求解码巨大喷流的过程中非常重要，因为它们从云层中升起意味着它们经常被遮挡在视野之外。Boggs说：“我们能够看到云顶之上的非常高的频率源，这在以前是没有看到过的，而且是如此的详细。而这些极高频信号提供了一个关于巨大喷流的信息‘金矿’。”

基本上，从雷雨云中发出的闪电是由引线和流线的组合产生的。引线是电荷差异的结果，有助于形成闪电，而流线则是在这些发展中的闪电的最顶端。这些力量共同作用于传播来自暴风云内部的电流，但引线通常构成了放电的主体。

新研究的研究人员首先明确地看到，在俄克拉荷马州的事件中，巨大喷流产生的引线和流线位于雷暴云的上方，而不是在它们通常被发现的底部。其次，“无线电和光学数据显示了第一个明确的证据，即闪电网络观察到的VHF是由首领前面的流线产生的，”研究作者写道。

Boggs解释说：“这些冷流从云顶上方开始传播。它们一直传播到低电离层，高度为50-60英里，在云顶和低电离层之间形成直接的电气连接。”

除此之外，研究小组还剖析了许多其他有趣的巨大喷流电荷动态，甚至对这些奇怪的光束为什么会喷出的一个可能的解释做出了定论。“不管是什么原因，通常都会抑制云层到地面的放电，”Boggs说，“在没有我们通常看到的闪电放电的情况下，巨大喷流可能缓解了云中多余的负电荷的积聚。”

换言之，一些雷暴云可能会把它们的负能量封闭起来——正如他们所说，这肯定会以某种方式出现。

审核编辑：彭静