韓婷葦

夏夜，閃電常常劃破夜空，將黑夜瞬間變成白晝，伴隨著轟隆隆的雷鳴，一部部科幻大片正不停地在天空上映。

閃電擁有著大自然的神秘力量，它不是天神作法，而是帶電云層相遇所產生的一種放電現(xiàn)象，因不同云之間、云與大地之間強烈放電而形成。人們把這種達到對流層頂高度且能產生閃電的積雨云稱為雷暴云。

雷暴云之所以帶電，主要是因為“非感應起電”。具體來說，就是大氣對流的不穩(wěn)定和能量的劇烈變動使雷暴云內部產生了大量的冰晶、軟雹、過冷水等水成物粒子；這些粒子出現(xiàn)增長、碰撞、合并、分離等過程，從而使雷暴云內形成了攜帶不同電荷的電荷層；當雷暴云中的電荷分離達到一定程度，導致云內的電場積累增強時，就會擊穿空氣并形成閃電。

閃電一般伴隨著雷鳴。當閃電發(fā)生的時候，巨大的電流將空氣加熱，使空氣體積急劇膨脹而產生沖擊波，導致強烈的雷鳴。

閃電可以發(fā)生在同一塊云的不同部位，也可以發(fā)生在云與云之間、云和地之間。發(fā)生在云和地之間的閃電被稱為云—地閃電。由于云—地閃電與人類的活動和生命安全密切相關，所以對它開展的研究也最多。

一道閃電會有多長？幾千米還是幾十千米？2022年2月1日，世界氣象組織發(fā)布消息稱，已監(jiān)測到一條長達768千米的閃電，這條閃電于2020年4月29日出現(xiàn)在美國南部，橫跨了密西西比州、路易斯安那州和得克薩斯州三個州，是迄今為止探測到的單次長度最長的閃電。

一般情況下，我們用肉眼看到的閃電都是奇形怪狀、蜿蜒曲折的，這是因為閃電在放電過程中，電流會選擇更容易通過的地方流動，但空氣中存在不同的導電氣態(tài)分子，而且空氣的溫度和濕度也不同，所以在不斷選擇更容易導電物質的過程中，電流流動就會出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象。不過利用人工引雷技術，人們可以將四散的電流沿直線狀引到地面。

2021年7月，中國科學院大氣物理研究所在山東某試驗基地開展了一次“人工引雷”試驗活動，引發(fā)社會關注。試驗中，引火導體沖上云霄，隨后被雷電擊中，電光沿著導體直線狀傳輸?shù)降孛?，整個畫面非常震撼。人工引雷的過程簡而言之是：當引雷試驗場上方有雷暴云經過時，選取合適的條件向上發(fā)射尾部拖曳細鋼絲的引雷火箭；火箭升空后，細鋼絲將被拉直；細鋼絲尖端的位置發(fā)生了向上的尖端放電過程；放電形成了等離子通道，使得雷電沿著筆直的細鋼絲“一路向下”，最終形成云和地之間強烈的放電現(xiàn)象。

為什么要進行人工引雷試驗呢？這是因為自然界閃電的發(fā)生充滿了瞬時性和隨機性，人們既很難對閃電開展直接探測工作，也無法模擬真實的閃電發(fā)生過程，這導致人們對自然界閃電的了解難上加難；而人工引雷觸發(fā)閃電的過程和自然閃電發(fā)生的過程十分相似，所以能提供最接近真實的自然雷電模擬源。

人工引雷可以使閃電的發(fā)生在時間和空間上有一定的可預知性和可控制性，便于集合多種手段同步觀測。人工引雷還可以為認識閃電發(fā)生、發(fā)展的物理本質提供條件，為雷電定位系統(tǒng)提供標定源，并進行真實條件下的雷擊防護測試。

閃電一般發(fā)生在對流層，而如果我們從太空中看云層，還會看到很多地球高層大氣中的特殊放電現(xiàn)象。因為這些現(xiàn)象的出現(xiàn)具有短暫性和神秘性，它們的名字也都十分夢幻，比如“紅色精靈”“淘氣精靈”。

“紅色精靈”是在雷暴上空中高層大氣中出現(xiàn)的一種空氣介質擊穿現(xiàn)象。在距地表五六十千米的高度上，氣壓很低，空氣非常稀薄，強烈的閃電產生的電場擾動很容易導致空氣介質的電擊穿。相對普通閃電來說，“紅色精靈”是出現(xiàn)在中高層大氣中的放電現(xiàn)象，是強度很大的普通閃電在雷暴上空的廣闊空間引起的進一步放電。

“紅色精靈”上半部是紅色，底部漸漸轉變?yōu)樗{色，通常發(fā)出巨大但微弱的閃光。由于只能持續(xù)幾毫秒到幾十毫秒，如鬼魅一般難以捉摸，也被稱為“幽靈閃電”。

除了“紅色精靈”，還有“藍色噴流”“淘氣精靈”和“光暈”等。這些“精靈”都出現(xiàn)在濃厚雷暴上空的中高層空間中，因為云層的遮擋，地面上的觀測者很難通過肉眼看到，好在高空運行的國際空間站為觀察它們提供了完美的視角。

目前，針對“紅色精靈”和“藍色噴流”，科研人員已經進行了多次觀測，但關于其具體的形成機制還有待進一步的研究探索。