开天辟地后,世界上就有了闪电,但闪电的成因却一直是个谜。近日,有研究者认为谜底可能是太阳风中的带电粒子。这些带电粒子可以穿透大气并使空气电离,释放出大量自由电荷进而导致大规模的放电现象,于是就产生了闪电。研究论文于5月15日发表在《环境研究快报》(Environmental Research Letters)上。
雷雨云中微小冰粒的相互碰撞产生了自由电荷,气流的冲击又将正负电荷分开。空气本身是优良的绝缘体,它可以阻止电子运动,并平衡静电电荷;但如果这时空气产生了被电离的分子,那么空气就成为了导体,在带不同电荷的云团之间,或云团与地面之间为电子运动提供通道,结果就产生了闪电。
科学家们依然不太清楚这个电子运动通道最初是如何产生的。一个极强的电场能使绝缘体自发地变为导体,但是专家们认为大气中缺乏产生此现象所需的几十万伏以上的电压,因此科学家需要寻求其它解释。
英国雷丁大学的研究人员发现,太阳风可能在闪电形成时扮演了重要的角色。
太阳风中的带电粒子在空间中高速运动,这些粒子使地球磁场局部增强,而增强后的磁场反过来使这些带电粒子加速。这些高速带电粒子就被称作太阳高能粒子(solar energetic particles,SEPs)。
与其它慢速运动的粒子不同,太阳高能粒子能够穿透地球磁场和大气层,到达闪电形成的低海拔处。
空间科学家克里斯托弗·斯科特(Christopher Scott)表示,这些粒子与空气中的原子碰撞后,会产生一连串的高能粒子。这种现象被称作“逃逸崩溃( runaway breakdown)”,它足以使原本绝缘的空气被击穿,触发闪电。
1992年,莫斯科列别捷夫物理研究所的物理学家亚历山大·古列维奇(Alexander Gurevich)首次提出了逃逸崩溃理论,但他认为,导致闪电的并不是太阳风中的带电粒子,而是能量更高、来自太阳系外的宇宙射线。