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20亿瓦特!一朵雷暴云携带的电量超过世界上最强大的核电站!

用户1914890281

听雷色变,雷暴似乎就是天罚的代名词。我们常常直观地看到它的力量,比如被劈的焦黑的大树,但是我们或许并不了解它拥有的真正力量,因为大多数人没有靠近它的勇气!LAa北方头条_头条新闻

但是本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)就是一个例外,他就是避雷针的开创者。1752年,他在费城进行了震动世界的电风筝实验:在雷电交加的情况下,把一把钥匙系在风筝上,在雷暴中放飞风筝时,他很快就变成了一个插在地球上最强发电机上的电器,因为他利用风筝将大气电收集到莱顿瓶中,使其充电,由此证明了他所提出的“闪电和静电的同一性”的设想。LAa北方头条_头条新闻

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我相信富兰克林和大多数人一样,知道雷暴的威力是惊人的,但是却没有具体的数值。一个多世纪以来,研究人员一直试图精确地估计雷雨云的威力,但总是达不到——即使是最精密的机载传感器也不够,因为雷雨云太大,无法预测,无法测量。LAa北方头条_头条新闻

但是来自印度Ooty的研究人员提出了一个令人震惊的新答案,在多亏了一些宇宙射线的帮助下,他们测出了雷云中蕴含的爆炸能量!LAa北方头条_头条新闻

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据了解,研究小组利用一系列传感器测量电场和μ介子的强度,μ介子是一种重粒子,它们不断地从地球高层大气中落下,在经过物质时会衰变。2014年12月1日,研究小组测量了在Ooty上空翻滚18分钟的一个巨大雷云的电压。研究人员发现,云的平均电荷量约为1.3千兆伏,是10^9伏的1.3倍,大约是北美典型电源插座的1000万倍,这个数据随机引起了一片哗然!LAa北方头条_头条新闻

这就解释了为什么雷雨云具有如此大的破坏力,如果你把这么大的能量应用在任何事情上,都会造成严重的破坏。LAa北方头条_头条新闻

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研究员古普塔和他的同事主要研究μ介子,即宇宙射线撞击地球大气中各种原子时产生的类电子粒子。。这些粒子的自旋约为电子的一半,但重量是电子的200倍,它们非常善于穿透物质。只要有足够的能量,从大气中降落下来的介子可以在不到一秒的时间内深入海洋或地下数英里。LAa北方头条_头条新闻

当有东西挡住了介子的路时,比如金字塔,介子就会失去能量。2018年初,科学家们在吉萨大金字塔周围安装了介子探测器,并测量了粒子的能量损失,从而发现了两个此前不为人知的腔室。穿过金字塔石墙的介子比穿过空荡荡的大房间的介子损失更多的能量。这项研究结果同时帮助了研究人员在不涉足金字塔内部的情况下绘制出一幅新的金字塔内部地图。LAa北方头条_头条新闻

古普塔和他的同事使用了类似的方法来绘制Ooty雷云内部的能量图。与金字塔不同,穿过云层的介子将面临着一个汹涌的电场。LAa北方头条_头条新闻

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研究发现雷暴在顶部有一层正电荷,在底部有一层负电荷。如果一个带正电荷的介子在云从上层大气降落时撞到云上,它就会被排斥并失去能量。LAa北方头条_头条新闻

研究人员使用一组介子探测传感器和四个分布在几英里内的电场监测器,测量了穿过雷雨云的介子和没有穿过雷雨云的介子之间的平均能量下降。从这些能量损失中,研究小组能够计算出这些粒子在雷云中通过的电势。LAa北方头条_头条新闻

科学家们估计,雷云在20世纪20年代可能具有十亿伏特的能量,但直到现在才得到证实。LAa北方头条_头条新闻

一旦研究人员知道了云的电势,他们就想更进一步,精确地测量雷云在Ooty上空咆哮时所携带的能量。LAa北方头条_头条新闻

利用广泛分布的电场监测仪的数据,研究小组填写了有关了雷云的一些重要细节,即在海拔11.4公里的高度这些雷云以大约60公里/小时的速度移动,估计面积为380平方公里,面积约为曼哈顿的6倍,以及在出现6分钟后达到最大电位。古普塔说,有了这些知识,研究人员最终能够计算出雷暴带来的能量约为20吉瓦,使这片单云所携带的能量比世界上最强大的核电站还要强大。LAa北方头条_头条新闻

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古普塔说:“这里储存的能量足以满足纽约市等城市26分钟的电力需求。当然,前提是如果你能驾驭它的话。不过以目前的技术来看,这种可能性不大,因为这样一场风暴所消耗的能量如此之高,可能会融化任何导体。LAa北方头条_头条新闻

尽管如此,雷暴强大的潜在威力可能有助于解开古普塔和他的同事几十年来一直在追问的一个宇宙之谜:为什么卫星有时会探测到从地球大气中喷射出来的高能伽马射线,而它们本应从太空中降落?LAa北方头条_头条新闻

古普塔说,如果雷暴确实能产生比1吉伏特(gigavolt,一单位为10亿伏特)更大的电势,它们还能使电子加速到足以分裂大气中的其他原子,从而产生伽马射线闪光。当然,这种解释需要更多的研究来验证其准确性。LAa北方头条_头条新闻

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