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科学仪器助力科学家揭开闪电的奥秘

2020年04月24日 08:38:04来源:化工仪器网点击:2973
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艾卡(广州)仪器设备有限公司(德国IKA/艾卡)
  【化工仪器网 行业动态】闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象,除了常见的线性闪电外,还有片状闪电、带状闪电、球形闪电、链形闪电、黑色闪电等较为特殊的闪电。虽然在日常生活中,我们时常能看见闪电,对闪电的躲避、防击等都有了一定的知识储备,但其实我们对于闪电仍然是比较陌生的。为了解开闪电的奥秘,科研人员坚持对闪电进行一系列深入的研究。
 
  闪电预测技术正在进步
 
  经过研究后得知,闪电是由多次放电脉冲组成的,而脉冲之间的间歇时间都很短,后面的脉冲会沿着第一个脉冲的通道行进。在脉冲运动过程中,电子与空气分子会发生碰撞,继而使得空气轻度电离并发出光亮,又因为空气在连续电离的过程中只发生在一条狭窄的通道中,因此形成的闪电的电流强度很大。虽然闪电在一定程度上能使地球表面的生物免遭紫外线过量的照射,也能杀死大气中大多数细菌和微生物,但巨大的电流强度有时也会摧毁树木、房屋甚至是危害人们的生命安全与健康。
 
  基于闪电的巨大威力,为帮助人们避免遭遇闪电的负面影响,科研人员在闪电的预测上注入了大量的心血。经过大量的实验,科研人员在2018年就成功创建了一种闪电的全球模拟技术,能够准确地捕捉到闪电发生的时间和地点。据悉,该闪电预测模型模拟了5年的闪电,可以解决10公里以内的细节,帮助研究人员准确地模拟对流云的形成过程。虽然盖模型需要对霰的形成做出假设,但该模型不仅准确指出了南美洲、非洲和东南亚的闪电热点地区,还准确捕捉到了闪电发生的时间。
 
  不仅如此,瑞士洛桑联邦理工学院的科学家还成功开发了一套结合了标准气象数据和人工智能方法,可预测闪电将于何时何地发生的操作简单、低成本的AI系统。
 
  闪电测绘技术迎来升级
 
  在小编的认知中,一直把能照亮房间的闪电当做巨大的闪电,但对闪电的长度没有什么概念,也不清楚闪电的规模到底能有多大。一般来说,正常的闪电长度在1-20公里之间,而巨型闪电的长度当然不止绕着操场跑50圈:早在1956年,一名气象学家就用雷达探测到了一条跨度长达100公里的闪电;2007年在俄克拉荷马发现了一道长达321公里的闪电,据计算,该道闪电照亮了67845平方公里的地面;2017年,积聚在美国中部上空的风暴云释放出的一道长度超过500公里的闪电照亮了得克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的天空。
 
  如今,随着科学技术的不断发展与进步,用于检测闪电大小的的仪器已经不仅仅是天线和雷达的地基系统,人造卫星、地球同步闪电成像仪等仪器也助力了巨型闪电的深度探索。据了解,近几次成功测绘巨型闪电的大小,是科学家们在环绕地球的两颗卫星上安装了传感器,获取了地球风暴的大范围图像后,通过高分辨率的卫星图像结合地面“闪电成像阵列”的数据后才知晓的。
 
  虽说超级闪电的危险系数并不一定高于普通闪电,携带的能量也不一定更多,但对闪电进行预测,不仅能深度了解大自然的力量,在一定程度上也可以预防并减小闪电对人们的生活和生产带去的消极影响。
 
  对于闪电的研究仍在继续。未来,相信在科学仪器的帮助下,闪电的奥秘能被一一揭开,我们也能成功收集和利用闪电的能量,继而造福人类。
 
  参考资料来源:百度百科、Phys.org、中国科学报、新浪科技

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