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科學(xué)儀器助力科學(xué)家揭開(kāi)閃電的奧秘

2020-04-24 09:41:36來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：閃電閱讀量：1418

　　【儀器網(wǎng) 能源環(huán)境】閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象，除了常見(jiàn)的線性閃電外，還有片狀閃電、帶狀閃電、球形閃電、鏈形閃電、黑色閃電等較為特殊的閃電。雖然在日常生活中，我們時(shí)常能看見(jiàn)閃電，對(duì)閃電的躲避、防擊等都有了一定的知識(shí)儲(chǔ)備，但其實(shí)我們對(duì)于閃電仍然是比較陌生的。為了解開(kāi)閃電的奧秘，科研人員堅(jiān)持對(duì)閃電進(jìn)行一系列深入的研究。

　　閃電預(yù)測(cè)技術(shù)正在進(jìn)步

　　經(jīng)過(guò)研究后得知，閃電是由多次放電脈沖組成的，而脈沖之間的間歇時(shí)間都很短，后面的脈沖會(huì)沿著第一個(gè)脈沖的通道行進(jìn)。在脈沖運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電子與空氣分子會(huì)發(fā)生碰撞，繼而使得空氣輕度電離并發(fā)出光亮，又因?yàn)榭諝庠谶B續(xù)電離的過(guò)程中只發(fā)生在一條狹窄的通道中，因此形成的閃電的電流強(qiáng)度很大。雖然閃電在一定程度上能使地球表面的生物免遭紫外線過(guò)量的照射，也能殺死大氣中大多數(shù)細(xì)菌和微生物，但巨大的電流強(qiáng)度有時(shí)也會(huì)摧毀樹(shù)木、房屋甚至是危害人們的生命安全與健康。

　　基于閃電的巨大威力，為幫助人們避免遭遇閃電的負(fù)面影響，科研人員在閃電的預(yù)測(cè)上注入了大量的心血。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，科研人員在2018年就成功創(chuàng)建了一種閃電的模擬技術(shù)，能夠準(zhǔn)確地捕捉到閃電發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。據(jù)悉，該閃電預(yù)測(cè)模型模擬了5年的閃電，可以解決10公里以?xún)?nèi)的細(xì)節(jié)，幫助研究人員準(zhǔn)確地模擬對(duì)流云的形成過(guò)程。雖然蓋模型需要對(duì)霰的形成做出假設(shè)，但該模型不僅準(zhǔn)確指出了南美洲、非洲和東南亞的閃電熱點(diǎn)地區(qū)，還準(zhǔn)確捕捉到了閃電發(fā)生的時(shí)間。

　　不僅如此，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家還成功開(kāi)發(fā)了一套結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)和人工智能方法，可預(yù)測(cè)閃電將于何時(shí)何地發(fā)生的操作簡(jiǎn)單、低成本的AI系統(tǒng)。

　　閃電測(cè)繪技術(shù)迎來(lái)升級(jí)

　　在小編的認(rèn)知中，一直把能照亮房間的閃電當(dāng)做巨大的閃電，但對(duì)閃電的長(zhǎng)度沒(méi)有什么概念，也不清楚閃電的規(guī)模到底能有多大。一般來(lái)說(shuō)，正常的閃電長(zhǎng)度在1-20公里之間，而巨型閃電的長(zhǎng)度當(dāng)然不止繞著操場(chǎng)跑50圈：早在1956年，一名氣象學(xué)家就用雷達(dá)探測(cè)到了一條跨度長(zhǎng)達(dá)100公里的閃電；2007年在俄克拉荷馬發(fā)現(xiàn)了一道長(zhǎng)達(dá)321公里的閃電，據(jù)計(jì)算，該道閃電照亮了67845平方公里的地面；2017年，積聚在美國(guó)中部上空的風(fēng)暴云釋放出的一道長(zhǎng)度超過(guò)500公里的閃電照亮了得克薩斯州、俄克拉荷馬州和堪薩斯州的天空。

　　如今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，用于檢測(cè)閃電大小的的儀器已經(jīng)不僅僅是天線和雷達(dá)的地基系統(tǒng)，人造衛(wèi)星、地球同步閃電成像儀等儀器也助力了巨型閃電的深度探索。據(jù)了解，近幾次成功測(cè)繪巨型閃電的大小，是科學(xué)家們?cè)诃h(huán)繞地球的兩顆衛(wèi)星上安裝了傳感器，獲取了地球風(fēng)暴的大范圍圖像后，通過(guò)高分辨率的衛(wèi)星圖像結(jié)合地面“閃電成像陣列”的數(shù)據(jù)后才知曉的。

　　雖說(shuō)超級(jí)閃電的危險(xiǎn)系數(shù)并不一定高于普通閃電，攜帶的能量也不一定更多，但對(duì)閃電進(jìn)行預(yù)測(cè)，不僅能深度了解大自然的力量，在一定程度上也可以預(yù)防并減小閃電對(duì)人們的生活和生產(chǎn)帶去的消極影響。

　　對(duì)于閃電的研究仍在繼續(xù)。未來(lái)，相信在科學(xué)儀器的幫助下，閃電的奧秘能被一一揭開(kāi)，我們也能成功收集和利用閃電的能量，繼而造福人類(lèi)。

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