黑暗蓬鬆的雷雨雲不只會引發劇烈的暴風雨，還會產生了一些地球上最高能的閃光，且這種照亮整個夜空的光被稱作超聲波「精靈」。如今，新發現更清晰地描繪了暴風雨的天空無聲片刻中發生的事情。
2015年，太空人安德裡亞斯·摩根森從國際太空站拍攝了這張雷暴照片。（圖源： ESA）
長期以來，科學家一直在宇宙深處尋找伽馬射線。1994年，在窺視太空尋找這些信號的時候，NASA的一個儀器碰巧接收到了離自己不遠處地球上的雷暴雲射出的伽馬射線閃。
這些閃光是地球上最高能量的自然現象，被稱作地球伽馬射線閃（TGFs）。它們是在雷暴的強電場激發大氣粒子然後發出輻射時產生的。但是我們對於引起這種高能現象的原因知之甚少。
為了弄清楚這一點，一組研究人員分析了國際空間站上歐洲航天局的一個被稱為「大氣-空間相互作用檢測器（ASIM）」的儀器的數據。據ASIM的首席科學家發表在科學期刊的一項研究的主要作者託斯滕·諾伊伯特說：「ASIM是用於檢測TGFs（地表的伽馬射線閃）的第一臺儀器，而不是用於檢測深空的伽馬射線的。
他們的測量結果展示了雷暴期間的一系列特殊的事件序列，這些事件只持續了幾毫秒。首先他們檢測到一個亮度的增強，這與閃電的產生有關。在此過程中，雲既產生電場又產生一條電離空氣的路徑。諾伊伯特告訴Live Science:」他們隨後檢測到與TGF相關的X射線和伽馬射線的峰值，而後又出現了一個巨大的光脈衝。」
圖解：假設在雷暴雲上方，在大的閃電放電後，由衰變場驅動的TGF產生。
該光脈從雷雨雲向上射到地表以上50至600英裡（80到1000公裡）高的電離層區域。諾伯特說：「這個脈衝強大得足以激發電離層以下約100公裡的區域範圍。」換句話說，它激發了電離層中的游離電子，這些被激發的電子接著與中性氮碰撞並發出輻射。
這種輻射由另一種類似於極光的氣象定義，它被定義為」精靈」。在」精靈」現象中，毫秒級的可見光和紫外線輻射在雷擊周圍擴大的環中發光。不過，這些發光現象只能通過極精密靈敏的儀器才能觀測到。
圖解：假設在雷雲附近產生的轉化生長因子是由一個大的閃電電流脈衝輻射的電磁波驅動的。
在這項研究之前，人們從沒認為精靈現象與雷暴有關係。諾伯特說：」他們的研究表明，閃電同時觸發了TGFs和精靈現象，儘管不清楚TGFs是否對產生精靈現象起作用。」他補充說：「目前也不清楚是否每次雷電衝擊都會產生TGFs和精靈現象，但它發生的頻率似乎比我們已經檢測到的高得多。」
圖解：雷雨雲中假設的轉化生長因子產生。
發表在《地球物理研究期刊—大氣》上的另一個發現表明，TGFs發生在可見的閃電之前。他們在一份聲明指出，這些明亮的閃光恰好在電脈衝穿過帶電的雲之前變成一道閃電。這兩項研究均於本周在美國地球物理聯盟在舊金山的年會上發表。
諾伯特說，人們為了觀測閃電做了許多事情，有些為了監測天氣，有的則是為了解釋這個現象。眾多的目的交融在一起，（這個事業）真正輝煌的幾年即將到來了。
相關知識
地球伽馬射線閃光（TGF）是地球大氣中產生的伽馬射線爆發。TGF被記錄到持續0.2到3.5毫秒，能量高達2000萬電子伏。推測TGFs是由雷暴上方或內部產生的強電場引起的。科學家還探測到了地球伽馬射線閃光產生的高能正電子
撰文：亞瑟敏·薩普拉科格魯
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. Yasemin Saplakoglu-咖喱菲星人
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