解答专家
约瑟夫·德怀尔(Joseph R. Dwyer)
美国佛罗里达理工学院物理学和空间科学教授
尽管一些研究人员提出,闪电是由宇宙线引起的,但是包括我本人在内的其他研究人员却对此表示怀疑。对这个问题的争论至今仍未停止。
在雷暴内部的测量进行了数十年,人们一直未能找到足够强的电场,能自发引起闪电。1992年,莫斯科列别杰夫物理研究所的物理学家亚历克斯·古列维奇(Alex V. Gurevich)及其同事提出了一种闪电成因理论。这种理论认为,由高能宇宙线(源于一些正在爆发的恒星)产生的大规模高能粒子流的运动,可能会触发闪电的大规模能量释放。要让古列维奇的理论成立,必须有大量带电粒子同时通过雷暴,而单靠宇宙线簇射并不能产生足量的高能粒子。因此,古列维奇假设,雷暴通过一种称为“逃逸崩溃”的过程来增加高能粒子的数量,增强宇宙线的高能粒子流。
当宇宙线的粒子撞到大气中的气体分子,释放出高能电子时,逃逸崩溃随即发生。这些释放出来的电子与其他气体分子碰撞,产生更多的逃逸电子、X射线和γ射线,导致一场高能粒子雪崩,撕破云层。根据古列维奇的模型,这种级联簇射就是引发闪电的催化剂。
我们知道,逃逸崩溃确实能对雷暴内部的低能级电场起作用。雷暴会发出大规模的X射线和γ射线暴。通过对此进行观测,我们还了解到,逃逸崩溃有时正好发生在闪电之前。但有人仍然对宇宙线引发闪电的说法表示怀疑(事实上,有些理论涉及了由其他因素引起的逃逸崩溃)。他们认为这种说法的主要问题是,闪电必须形成一条传导通道进行传播。这条温度极高,只有几厘米宽的通道,起着类似金属导线的作用,可以让巨大的电流从中流过。人们至今仍不清楚,由宇宙线诱发的逃逸崩溃所产生的大规模扩散放电,是怎么产生出这样一条狭窄的高温通道的。
◎译者:詹浩