摘要：长期以来，闪电一直吸引着人类的好奇心，有力地提醒着人们大自然的强度和不可预测性。虽然研究闪电带来了许多挑战，但最近的科学进步显着提高了我们对这一戏剧性自然事件的理解。

研究人员首次实时观测到与雷击相关的伽马射线闪光，揭示了地球大气中的极端能量过程。信用： 存在Shutterstock

由大阪大学领导的新研究报告了在两条闪电路径碰撞期间发生的强伽马射线闪光的多传感器检测。

长期以来，闪电一直吸引着人类的好奇心，有力地提醒着人们大自然的强度和不可预测性。虽然研究闪电带来了许多挑战，但最近的科学进步显着提高了我们对这一戏剧性自然事件的理解。

在最近发表在《科学进展》上的一项研究中，大阪大学的研究人员报告了有史以来第一次观察到与闪电放电同步发生的强大辐射爆发，这种辐射被称为地面伽马射线闪光 （TGF）。

“研究极端过程（例如源自闪电的 TGF）的能力使我们能够更好地了解地球大气中发生的高能过程，”该研究的主要作者 Yuuki Wada 解释说。

科学家们此前曾假设，地面伽马射线闪光 （TGF） 是在闪电放电过程中产生的，当时电子被加速到极高的速度。然而，由于 TGF 仅持续几十微秒，因此很难证实这一理论。

一个向上的正领导者，产生向下的地面伽马射线闪光，从电视广播塔延伸出来。图片来源：Yuuki Wada

在这项研究中，研究人员使用最先进的多传感器系统在石川县金泽市的雷雨期间观察 TGF。该装置包括检测光信号、射频发射和高能辐射的仪器。

观察到两条放电路径，一条从雷云下降到地面输电塔，另一条沿相反方向上升。研究人员发现，TGF 发生在两条放电路径相遇之前，产生了一个高度集中的电场，将空气中的电子加速到接近光速。

在放电路径碰撞前 31 微秒观察到第一个 TGF 光子，在它们相遇形成雷击后，全爆发持续了 20 微秒。由于雷击引线的碰撞，发生了 −56 kA 的放电。

与导引物碰撞相关的向下地面伽马射线闪光的示意图。图片来源：Yuuki Wada

这一观察结果为闪电如何产生足够的能量来产生伽马射线的长期之谜提供了关键数据，伽马射线是通常与超新星或黑洞喷流等外太空事件有关的现象。这项研究还支持关于闪电导流动力学以及热失控或相对论反馈在这些极端爆发中的潜在作用的新兴理论。

“这里进行的多传感器观测是世界首创;尽管仍然存在一些谜团，但这项技术使我们更接近于理解这些迷人的辐射爆发的机制，”资深作者 Harufumi Tsuchiya 说。

这项研究不仅提供了对闪电内部运作的罕见一瞥，而且还提供了可用于提高易受高能大气现象影响的结构的安全性和弹性的宝贵数据。

参考资料：Yuuki Wada、Takeshi Morimoto、Ting Wu、Daohong Wang、Hiroshi Kikuchi、Yoshitaka Nakamura、Eiichi Yoshikawa、Tomoo Ushio 和 Harufumi Tsuchiya 于 2025 年 5 月 21 日发表的“向下的地面伽马射线闪光”，《科学进展》。
DOI：10.1126/sciadv.ads6906

来源：人工智能学家