闪电是宇宙的高能粒子产生的？

闪电看起来很简单

天空布满乌云，霹雷一声惊雷，抬眼看标的目的远方，会发现一束或者几束闪电在天空闪灼或者从天空直击地面。闪电在天空跳舞，映亮了整个乌云覆盖的灰暗宿世界，然后天空哗哗地下起瓢泼大雨——这是日常糊口中经常发生的打雷下雨的场景。

当闪电发生的时辰，电流是很大的，能将空气温度加热到27700℃，比太阳概况温度还要超出跨越4倍。高温导致临近闪电的空气俄然膨胀，挤推并使四周的空气发生猛烈的振动，振动的空气往别传播，发出很大的响声，这就是我们听到的雷声。我们经常可以从新闻上看见打雷事后建筑物或者树木被雷劈开的现象，可见闪电的威力十分惊人。

那么，闪电是什么呢？1752年，美国科学家富兰克林用闻名的风筝尝试——在雷雨天用风筝将天上的闪电引到地面，而且对闪电的电流进行了研究，证实了闪电就是一种放电现象。闪电，其实就是电流。

良多同窗做过这样的小尝试，筹办一节电池，一个小灯胆，几根电线，将电池和灯胆用电线毗连而且构成一个回路，电流就会从电池正极流标的目的电池负极，路子灯胆，灯胆就会变亮。由这个简单的尝试我们可以看出，发生电流需要三个部门，电源正极，电源负极，电流的通路。现实闪电发生的过程固然十分复杂，但也必需知足发生电流的这三个前提。

科学家指出，雷暴云较低的部门带有负电荷，当雷暴云移动的时辰，它能诱导正电荷粒子在地面堆积。地面上的建筑物和树木能堆积大量的正电荷，所以建筑物和树木往往能当作为闪电袭击的方针。我们知道，闪电是直接经由过程空气传布的，空气即是闪电电流的通路。可是空气是绝缘体，闪电要想经由过程空气，必需击穿空气使其电离酿成导体，而这一过程需要极大的电压。而我们看到的闪电发光，即是空气被电离的过程中发出光子所致。

未能证实的假说

闪电一般能发生跨越1亿伏特的高压，然而，科学家们利用航天飞机和热气球进行了大量的测量后发现，雷暴云的电场强度很是的小，约半斤八两于发生闪电所需电场强度的十分之一。这个成果令科学家们十分迷惑，发生闪电所需的高压是从何而来？

科学家们得出一个共识，必定有一个过程，使得电荷大量集中于雷暴云中，导致雷暴云的电压急剧增大，最终大到足以发生闪电。基于这个设法，科学家们提出了各类假设。然而闪电的发生是随机性的，发生的时候、位置、强度都是难以展望的，无法跟踪测量；再加上仪器制造程度的限制，有的雷电发生的能量极大，有的把大树劈开，把水泥路城市凭空炸出一个大坑来，仪器怎么能承受呢？所以科学家们很难进行有用的现场不雅测,而且在一个真实的雷暴中，各类情况前提（例如风和电场）都是跟着时候和空间敏捷转变的，难以节制且过程中的良多现象（例如雷暴云中空气的对流等）难以诠释，甚至与一些根本物理学的理解相冲突。尝试室中模拟真实闪电的发生场景是很坚苦的，成立任何模子与现实的过程城市有很大不同，所以很难去揣度和验证这些假设是否准确。所以今朝所有相关的假设，都尚未获得验证。

被大大都科学家接管的是冰粒子碰撞假说。传统的冰粒子碰撞假说认为，在雷暴中，冰粒子之间的碰撞可以或许发生足够多的带电荷的冰粒子堆积，雷暴云中带负电的冰粒子下沉，带正电的冰粒子上升，逐渐形当作庞大的电压，从而触发闪电的发生。可是这个理论有良多细节诠释不清晰，例如电荷的分手过程是如何的，并且冰粒子碰撞最终可否发生如斯大的高压也受到质疑。

来自宇宙的高能粒子发生闪电

俄罗斯物理学家、莫斯科物理科学与手艺研究所的物理学与天体物理学问题系本家儿任亚历克斯-古列维奇持久致力于闪电触发机理的研究，早在1992年，他就提出了宇宙射线碰撞和逃逸分化假说。该假说认为发生于太空中的宇宙射线，轰击了地球上层大气，电离大气层并发生了大量的接近光速的高能离子，形当作高能离子流。这些高能离子流进入雷暴云时，高速碰撞雷暴云里的空气，致使空气电离，很多空气粒子的电子逃逸分化出来，发生了一个拥有大量自由电子的区域，这些自由电子继续和空气碰撞，发生更多的电子和离子，跟着不竭的碰撞电离，发生了数目很是复杂的负电离子，最终形当作一个大电场从而触发闪电。

古列维奇的理论一起头被科学界广为驳倒，原因在于宇宙射线可否发生如斯大的感化我们不得而知。可是此刻它越来越受接待。一方面是因为没有合适的科学理论，另一方面是因为新的不雅察成果与该理论相吻合。例如雷电过程中不雅察到的伽马射线、无线电脉冲和强烈的X光，这些光线的发生表白宇宙射线极有可能介入了闪电的发生过程。

然而，闪电触发机理的研究，今朝还仅仅逗留在假设阶段，难以进行有用的直接验证，距离最后的本相，仍然任重道远。这不禁让我们感慨，科技如斯发财的今天，一个常见的雷电现象，还没有获得诠释。人类的摸索之路，也许才方才起头，这条路，将会十分艰辛和漫长。