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閃電之謎
曹傳濤
（河南郟縣一高 467100）
閃電是如何產(chǎn)生的？傳統(tǒng)的解釋是：在雷雨云中，冰粒子的相互碰撞形成電場。從而在雷雨云中出現(xiàn)了大量的負(fù)電荷，幾千米以下的地面感應(yīng)產(chǎn)生正電，最終兩者之間的空氣發(fā)生電離，電離了的空氣傳導(dǎo)電荷，進(jìn)而形成閃電。
但是這樣解釋有一個(gè)缺陷，空氣只會(huì)在電場強(qiáng)度大約為的電場中自然離子化。幾百年來，人們用風(fēng)箏、氣球和飛機(jī)等危險(xiǎn)的測量方法測量了許多雷雨云中的電場。然而，沒有人曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過雷雨云中有強(qiáng)烈到足以使空氣電離的電場。被發(fā)現(xiàn)的電場強(qiáng)度通常在，還不到形成電離空氣所需強(qiáng)度的。
那么，閃電是由什么引起的呢？科學(xué)家漸漸把目光投向了14年前俄羅斯科學(xué)家提出的一個(gè)理論：引起閃電的是來自太空的轟擊地球的高能離子流——宇宙射線，它們是太陽耀斑和遠(yuǎn)古星球爆炸后留下的殘余物。每平方千米的地球大氣層每秒鐘要接受到數(shù)以千計(jì)的宇宙射線的轟擊，其中許多宇宙射線跨越了星際距離。
1992年，俄羅斯人亞歷克斯.古列維奇提出了宇宙射線可以催生閃電的理論。當(dāng)宇宙射線撞擊地球大氣層時(shí)，它可能擊中空氣分子，使其變成離子，從而產(chǎn)生極為高能的電子。在經(jīng)過暴雨云的電場時(shí)，這樣的高能電子可能被加速到接近光速的程度，然后擊中其它空氣分子并使它們離子化，如此通過連鎖反應(yīng)，產(chǎn)生越來越多的電子。不斷大量涌現(xiàn)的電子使空氣電離，導(dǎo)致電荷流動(dòng)。古列維奇稱之為“逃逸崩潰”。
“逃逸崩潰”在開始時(shí)所需要的電場強(qiáng)度相對弱得多，大約為，大致相當(dāng)于暴雨云中測得的電場強(qiáng)度。以接近光速的速度移動(dòng)粒子發(fā)射出高能射線，比如X射線和（伽馬）射線，這為檢驗(yàn)上述理論提供了一個(gè)證據(jù)。2001年美國新墨西哥采礦和技術(shù)學(xué)院的查利.穆爾及其同事們在記錄一次閃電所發(fā)出的X射線時(shí)，發(fā)現(xiàn)了“逃逸崩潰”的第一直接證據(jù)。2002年，繼穆爾的報(bào)告之后，佛羅里達(dá)州國際閃電和測試中心聯(lián)合主任馬丁.烏曼及其同事們開始用一個(gè)X射線探測器觀察他們用火箭制造的閃電。令人們驚訝的是，在2002年夏天捕捉到37次閃電中，有31次釋放X射線。
通過最新的研究，科學(xué)家們認(rèn)為宇宙高能粒子束以相當(dāng)速度闖入大氣并激出一些電子，而這些電子又會(huì)激發(fā)其他的分子放出更多的電子，最后達(dá)到連鎖反應(yīng)的目的。如果是這樣的話，那么閃電發(fā)生云層所需要積聚的電能只是原來科學(xué)家預(yù)估的。
盡管研究人員目前已確信導(dǎo)致閃電的原因是某種“逃逸崩潰”，而間接證據(jù)是，“逃逸崩潰”可能是由云層之上的宇宙射線引起。但迄今為止，科學(xué)家們還是不能肯定“逃逸崩潰”都是由宇宙射線引起的。

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