坎帕拉

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TUhjnbcbe - 2023/9/14 16:32:00

生活中的气候现象往往会给人惊人的视觉冲击,例如闪电,束束光纹穿云而过,伴随着隆隆咆哮的惊雷,我们的内心又震撼又敬畏。

地球上有这样的气候奇观,那么火星上是否也有这样的气候变化呢?

(一)什么是闪电

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(一般发生在积雨云中)。

通常是暴风云(积雨云)产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。

正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇;

负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。

一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为米),但最长可达数千米。闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。

(二)闪电的结构

闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒。脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。

现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。

第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,像一条发光的舌头。

开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。

经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,所以叫做“阶梯先导”。

在光舌行进的通道上,空气已被强烈的电离,它的导电能力大为增加。空气连续电离的过程只发生在一条很狭窄的通道中,所以电流强度很大。

(三)闪电频率

就在你阅读这篇文章的时候,世界各地大约正有个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出次闪电,其中有次袭击地球。

闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物,借雨水冲下地面。一年当中,地球上每一公顷土地都可获得几公斤这种从高空来的免费肥料。

乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛,是最易受到闪电袭击的地方。据统计,爪哇岛有一年竟有天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电,则是年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次,当时死了21个人。

(四)火星上的闪电

当地球上出现尘暴和风暴时,就有可能形成闪电。那么,火星上如果发生尘暴,是否也会有闪电形成呢?美国科学家们证实,这个答案是肯定的。

据美国太空网报道,科学家长久以来一直认为,火星尘暴也与地球尘暴和风暴一样,能够形成闪电,现在他们终于找到相关证据。在火星上的一次尘暴过程中,一架射电望远镜上的新型探测器首次探测到火星闪电。

年6月的一天,美国科学家找到火星尘暴中能够形成闪电的相关证据。当天火星上发生了一次尘暴,科学家们利用一架射电望远镜上的新型探测器,捕获到了闪电发出的辐射信号,首次探测到了火星闪电,当时的闪电共持续了几个小时。

这种新型探测器是密歇根州大学安娜堡分校的克里斯托弗.拉夫率先研制出来的,是用于地球轨道气象卫星研究的。虽然科学家们一直都相信火星上也会有闪电,但是探测器所捕捉到的闪电信号之强烈还是令他们感到吃惊。

当时望远镜探测到的尘暴规模巨大,波及范围达到22英里(约合35千米),这场闪电相应地也持续了几个小时之久。但是,拉夫发现火星上的闪电与地球上发生雷暴时出现的闪电并不完全相同,火星上的闪电更接近于地球上的无雷声闪电,像一道划破了云层的闪光。

拉夫认为,虽然那天的内电源于一场巨大的火星风暴,但是“一些较小的尘暴也会发生”,由此,他得出了“火星上经常出闪电的结论。

(五)火星闪电之忧

火星闪电的发现,使人们开始担心那些跋涉在火星表面的探测器以及未来的机器人或者人类探险家的安全。但事实上这些闪电并不会形成多大的威胁,就像地球上的闪电不会对地球人的安全造成巨大影响一样。

原因在于只有在火星探测器所在地区云层内发生放电现象,才可能导致安全威胁。

不过,闪电引发的某些化学反应却是应该注意的,因为它们可能会影响火星大气层及表面的化学性质,产生一系列腐蚀性化合物,这些物质将会影响探测设备和仪器的正常使用。

所以,科学家们在今后的探测仪器设计中应该综合考虑此类因素,进一步改进技术手段。

目前,科学家正为望远镜安装灵敏度更高的望远镜,以便对未来发生的火星闪电进行更多更细致的测量。

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