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鲜为人知的能量"暗闪电" 宇宙电子撞击地球产生

http://www.kexue.com 2013-04-25 16:15:05 凤凰网  发表评论


不可见的伽马射线和X射线风暴闪光可能是由超快速的宇宙电子撞击地球产生的

  北京时间4月25日消息,国外媒体报道,近日科学家表示,不可见的伽马射线和X射线风暴闪光可能是由超快速的宇宙电子撞击地球产生的。闪电可能是自然界最名不副实的自然现象,因为它很少能让目击过闪电的人对其产生敬畏感。18世纪中期本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)进行的风筝实验表明闪电其实是种电的现象,自那时起人们的普遍观念便是闪电其实是大的电火花,与那些穿着袜子走在毛毯上产生的小火花本质上并没有太大的差别。

  但是科学家最近发现闪电存在一些离奇古怪令人费解的事:有时候产生的闪光是不可见的,它仅仅是意外的瞬间强烈辐射脉冲。美国佛罗里达理工学院的闪电研究学者约瑟夫·德威尔(Joseph Dwyer)将其命名为暗闪电。

  越来越多的闪电研究学者和天文学家了解到伴随着明亮的霹雳,雷暴会释放出X射线喷雾甚至是密集的伽马射线爆发,这种辐射形式往往与宇宙奇观有关,例如坍塌的恒星。这种不可见雷暴产生的辐射大约是可见闪电产生能量的100万倍,但是这些能量也会朝各个方向迅速消散,而非以一道闪电的形式残留下来。

  暗闪电和普通闪电似乎有时候在竞争作为雷暴发泄内部堆积的电能量的形式,德威尔这样说道。和普通闪电不同,人们往往会被暗闪电所击中,主要是在乘飞机的时候,但是并不会受到伤害。根据德威尔的计算,人们可能在瞬间接受到最大安全剂量的电离辐射——它会对人体造成最大的影响。

  确定飞机是否被暗闪电击中的唯一方法是“用辐射探测器探测”,德威尔这样说道。在闪电发生时,人们或可以观察到飞机周围发出短暂的蓝色紫色光芒。在飞机内部,乘客可能无法听到或者感受到任何异样,但他们所受到的辐射剂量的确非常大。

  然而,由于1000次可见闪电中可能只有一次是暗闪电,且飞行员已经尽最大努力避免与雷暴相遇,因此人们所受到的威胁相当有限,德威尔解释道。没有人能够确定一个人是否受到过暗闪电的击中。

  每年美国发生的闪电大约会导致30人以及很多家畜死亡,”美国缅因州美国气象局的雷电安全专家约翰··杰森尼乌斯(John Jensenius)这样说道。每年全世界大约发生十亿次左右的闪电。

  当积雨云强大的上升气流逼迫水滴和冰晶互相摩擦,从而产生大量正电子和负电子时,就会产生闪电。上升气流会引起两种带电粒子分离,雷云顶端往往变得带正电,而低端则带负电。

  带电粒子之间的空气常常变成绝缘层,这意味着不会产生任何火花或闪电,除非外因导致这一隔离层破裂。科学家通过实验室实验了解到超强的电厂有时会将空气中的中性分子暂时转化为导电的通路。

  闪电研究学者目前面临的问题是,尽管对气球、飞机和火箭进行了几十年的测量,他们仍然无法找到雷云电厂足够强大以引发这种绝缘体变导体的转变的证据。为了研究究竟是什么引发了这种转变,研究人员开始测量雷云平时释放出的闪电的辐射量,他们意外的发现了暗闪电放出的伽马射线和X射线。

  核爆炸和坍塌的恒星是能够喷射出伽马射线的典型的极端事件。然而,有些雷暴是如何产生这样罕见强大的射线?德威尔怀疑超快速的电子可能是关键,这些电子被来自深空的穿越地球大气层的宇宙射线所撞击并加速。这一理论认为带能量的电子撞击了雷云内部的原子以产生X射线和伽马射线。这些碰撞会引发连锁反应,这可能是引发暗闪电的神秘基础。

  卫星上的伽马射线探测器是天文学家发现究竟什么引起暗闪电的关键。根据美国华盛顿美国海军研究实验室的伽马射线研究员J·埃里克·格罗夫(J Eric Grove)表示,德威尔模型里描述的伽马射线闪光非常符合最近卫星测量到的雷暴放射出的高能射线。但格罗夫也表示意大利卫星获得的近期数据暗示着雷暴产生的伽马射线闪光可能比德维尔理论中预测的能量更大,使得确定暗闪电的存在更加困难重重。

  格罗夫希望费米伽马射线太空望远镜上传感器获得的额外数据能够提供更多的信息。“我们需要更多雷暴附近和内部的伽马射线和电场实验以更好的理解这一现象。”直到现在,对这种自然现象的理解仍有待补充和完善。(严炎刘星)

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