凯勒·戴维斯，《地平线:欧盟研究与创新杂志》 雷击不是连续的，而是分步骤进行的——但是我们还不知道为什么会这样
信用:贝尔纳多·德·梅内塞斯·彼得鲁奇/维基媒体，根据CC BY-SA 4获得许可
0 想象一下，在一个美丽的日子里，躺在一座绿色的小山上，看着云彩飘过
你可能想到的云是积云，类似绒毛棉球
他们看起来很无辜
但是它们可以成长为更强大的积雨云，即暴风云
这些是制造雷电的怪物
它们是强大的，破坏性的，非常神秘的
它们也可能变得越来越普遍，这使得理解它们的工作原理——以及它们对人类世界的影响，包括我们如何建造建筑或电线——比以往任何时候都更加重要
当温暖潮湿的空气上升到海拔较高的地方变冷并凝结成水滴时，就会形成许多云
当以这种方式形成的云迅速变大，吸入越来越多的水蒸气时，雷暴就发生了
几乎总是伴随着降水和强风
当然，还有闪电
闪电可能看起来相当罕见，但在你读到这句话的这段时间里，它已经在全球某个地方发生了大约700次——我们每秒钟大约有100次
闪电和雷暴似乎变得越来越普遍，有迹象表明，由于全球变暖，这种情况将会继续
2014年，美国加州大学伯克利分校的大卫·罗姆普斯教授开发了一个大气模型，预测地球每变暖一度，闪电就会增加12%
有迹象表明这可能已经发生了
荷兰的研究人员观察了阿拉斯加和加拿大森林中由闪电引发的火灾数量，发现在过去的40年里，这些火灾每年上升2%到4%
我们不太了解闪电
举个例子，如果你要拍摄一次雷击并以超慢动作回放，你会注意到雷击是分步骤进行的
在继续前进之前，它会不时地停顿一会儿
西班牙格拉纳达安达卢西亚天体物理研究所的亚历杭德罗·卢克
但是我们不知道为什么会这样
他说有一些关于这方面的论文，但基本上没有公认的理论
精灵 医生
卢克认为他可能对这个问题有所了解，然而，通过他的工作，他研究了一种更不可思议但更容易理解的电现象——精灵
精灵是巨大的彩色光喷流，出现在离地面50到90公里之间，远高于雷暴
他们的存在多年来一直受到怀疑，因为从地面上很难看到他们
医生
卢克主要通过观察研究飞机拍摄的照片来研究它们
虽然它们不如闪电熟悉，但精灵的物理学更容易研究，因为在如此高的高度，几乎没有空气，所以放电发生得更慢，温度更低
闪电产生的温度比太阳表面还高
但是博士
卢克说，雪碧排放通道的温度与周围空气的温度基本相同
精灵的通道是由许多叫做飘带的细丝组成的
随着彩带的传播，彩带中的一些斑点会更加明亮和持久
博士说，在精灵中，明亮的发光是由于电子的行为
Luque
在流光的某些区域，电子附着在空气分子上，这增加了电场的强度，产生了更亮的光
步 这种解释是没有争议的，博士说
卢克，但我们不知道的是——正如他所怀疑的那样——一个类似的过程能否解释为什么闪电本身是分步进行的
在闪电的背景下，在较低的高度，有更多的空气分子，电子与它们的附着可以以稍微不同的方式产生步进模式
医生
卢克想通过他的电子教学项目找出这是否正确
他和他的学生亚历杭德罗·马拉贡·罗梅罗在2019年提出了这个假设
他的团队现在正致力于建立一个闪电的计算模型，以测试他们期望的过程是否能解释步进行为
理解闪电为什么一步一步地前进，并不能帮助我们降低它的危险性
但是博士
卢克说，更好地理解这一现象可能有助于所有其他领域
例如，电力线路周围会形成放电，因此必须对其进行设计，以尽量减少这种情况
这种排放物也用于工业，例如，用于净化工业废气，甚至用于复印机
对它们如何工作的更好理解可能会导致设计的改进
闪电可能看起来是雷暴武器库中最危险的武器，但是这些风暴也会产生不同寻常的强风
欧洲的天气主要由被称为热带外气旋的空气系统控制，螺旋气流在扫过一个地区时会带来风和雨
欧洲城市平均每年看70到90个，科学家们对他们是如何工作的有很好的理解
这些风暴可能很强，尽管它们并不总是如此
每当一座建筑在欧洲建造时，设计师们必须确保它能经受住强风，他们使用的模型是基于热带气旋的
这种方法的问题在于，它没有考虑到被认为是罕见的风——比如雷暴
雷暴 为了理解为什么这很重要，你需要理解气旋和雷暴之间的区别
首先，雷暴比气旋更强烈
虽然气旋可以持续三天，但雷暴可能在20分钟内结束
因此，不是中等持续的风，而是一阵非常强的阵风
第二，也是更重要的一点是，风力如何随着海拔高度而变化
旋风越刮越高
另一方面，雷暴倾向于产生从大约100米开始向上和向下吹的风，随着它的下降，风变得越来越强
正常的风平行于地面吹，但雷雨向下吹
意大利热那亚大学的乔瓦尼·索拉里教授说:“这完全不同。”
将所有这些放在一起，得出结果，教授表示
索拉里，是我们过度设计了我们最高的建筑，尤其是摩天大楼，而对低层建筑和结构，如造船厂的起重机，则设计不足
一座300米高的摩天大楼的顶部200米可能不会受到雷暴的吹袭，但我们设计它们时就好像它们会受到吹袭一样，因为我们的模型假设越往上风越大
他说，我们让建筑过于安全
另一方面，小型起重机可能会被雷暴掀翻，雷暴在地面产生最强的风
教授
索拉里通过THUNDERR项目的目标是纠正这一点，通过生产一种可以用来帮助设计建筑的雷暴风模型，可以使建筑更加高效，成本更低
第一步是在加拿大安大略大学的世界级风洞中制作一个人造雷暴，并制作一个模型
教授表示:现在已经完成了
索拉里和他的模型很好地捕捉了这些合成风暴的活动
但那是容易的部分
现在，他开始模拟真实的雷暴，其中有巨大的变化
来帮忙，教授
索拉里和他的团队建造了一个由45个气象塔组成的网络，这些气象塔分布在地中海沿岸，旨在捕捉雷暴产生的风的数据
“过去人们认为雷暴很少，”教授说
索拉里
那是因为我们看不见他们
该网络现在已经记录了250个雷暴记录的数据库
现在的计划是调整初始模型，以考虑到所有这些不同的雷暴，并真正具有代表性
' 本文的研究由欧盟欧洲研究委员会资助
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