雷电真的是宇宙射线引起的吗?

有点扯吧?一般打雷都伴随下雨吧?这中间是不是有什么微妙的联系?还是宇宙射线同时还能引起下雨?怎么想都不靠谱啊

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13个答案
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章鱼喵.时见疏星理论物理专业,西夏文爱好者

2013-09-22 11:52

@郭外桑麻 的答案

这其实是个谜团,我们还没搞清楚雷电形成的具体的过程。

我们从小学就知道雷电是空气电离放电,这个应该没错。只是有人仔细的统计了很多很多的雷电数据,发现雷电的时候,那些电场远远不足以击穿空气,甚至是击穿电场的一半或更低. [1]

然而,雷电却真的发生了,而且在电场不足以击穿那里的空气的情况下。

所以这很奇怪,大家就一直疑问雷电到底是怎么发生的。我以前读过这样一篇文章:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/GL008i005p00521/abstract
Cosmic rays and thunderstorm frequency
这篇文章说宇宙线跟雷电频率有相关性。


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然后我继续搜索,发现了 Scientific American 的一篇科普文:

Do cosmic rays cause lightning?


可以读一下这个文章。

总结一下这个文章:

1. Alex V. Gurevich 等人提出雷电可能是受到高能 Cosmic Ray 的诱导。这个过程跟一种放射性探测器很像,Spark Chamber, 就是里面有气体,电场在击穿的临界状态,但是里面没有自由电子/离子,所以不会发生电离,当一个粒子通过气体的时候,碰撞电离了少量的空气分子,然后有了自由的带电粒子,就像雪崩一样,空气噼里啪啦就电离了。
2. 但是,前面提到了,发生雷电的地方的电场强度不像 Spark Chamber 里面那样在临界状态,所以即使宇宙线带来了少量的自由粒子,也不能发生这种大规模放电。所以 Alex V. Gurevich 等人就提出了一个叫做 Runaway Breakdown 的过程。
这个过程就是名字所表达的意思。宇宙线导致了一些电离的空气分子,但是还不够用。虽然这里的电场不够电离用,但是这些电离出来的离子、电子就在电场下运动,而且只需要电场强度大到使得这些粒子受到的驱动力大于阻力,他们能量就会增加,然后这些粒子的能量越来越高,而且这个过程电离了其他的粒子,加上原来有高能宇宙线,这样就发生了一个雪崩过程。
3. 那么,我们可以验证这个过程么?在这个所谓的 runaway breakdown 的过程中,会产生大量的高能光子,实际上我们已经观测到了这种光子。

那么,这样我们可以下定论了么?说雷电是由宇宙线诱发的?(反过来,宇宙线诱发雷电?)

现在还有些争论,没有完全定论。

这篇科普文的作者提到了个问题:
1. 现在不能完全理解雷电过程中这种巨大尺度的导电通路是如何形成的。

其他的理论也有。现在大家还在通过观测验证这些理论。

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我发现 12 年的一个会议 (http://ecrs2012.sinp.msu.ru/ )上,还在讨论宇宙线诱发雷电的研究。所以,这个领域看来现在还在活跃。

我只是看到了这篇科普文,随便写写。相信果壳肯定有相关领域的人,希望专家指教,写一个更加详细的解释。


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[1] http://my.fit.edu/~jdwyer/research.htm 我试着去找数据了,不过没找到,姑且就认为这是一篇值得信任的文章吧。其实读这篇文章应该就可以把问题讲清楚了。谁读完了可以把大意写成答案什么的。

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雷电的形成过程中,电离源发挥了非常重要的作用。没有它们,正离子和负离子的分离就不会那么顺利,雷电也不会如此频发了。

电离源的构成包括以下几种:

地壳中放射性物质发出的放射线;

大气中放射性物质发射的放射线;

地球之外宇宙射线;

大气中的闪电、火山爆发、森林大火、尘暴、雪暴等也使大气电离。

可见,宇宙射线的确对雷电的形成提供了一些助力。

不过,宇宙射线并不是唯一,也并不是最主要的电离源。所以,说宇宙射线是雷电的形成原因之一是可以的,但说雷电就是宇宙射线引起的就不够严谨了。

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那么打雷的日子,找一个粒子加速器对空照一下,看看诱导效果怎么样

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Topp天文研究生,摄影爱好者

2013-08-06 14:28
支持者: 已注销用户 Jinleeh

雷电不是云层之间摩擦产生的静电势击穿空气产生的么?跟宇宙线有啥关系……

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支持者: 豪好学习

我记得雷电是对流层气温气压不平衡产生的对流运动促使的气流摩擦形成的正负电荷相摩擦导致的放电现象并伴随着空气急剧升温带来的巨大声音吧。

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支持者: None

我倒是很好奇 要做到击穿空气 需要多大的电荷。 这个距离和电荷量是成正比的吧

1 0
支持者: None

the lightning mechanism is in great relationship with free travel length, di/dt, distorted electric field lines, surface discharge and break down pattern. this article just try to findhow radioactive wave increase the ion in the air, and might initial the lighting building process. but in other part the mechanism of lightning is in depth clarified, include charge, di/dt, lighting channel and path building... people know much more than theoreticlly explain on lighting. both from artificial and natural.

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参天软件工程师

2013-09-24 19:24
支持者: None

应当不是,否则为什么冬天很少,夏天很多呢?

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如果闪电能收集是个不错的能源

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支持者: fu-80 PKT341

YY一下:
看来红警里苏军磁暴线圈的关键技术是用高能射线进行预瞄准啊。
然后伊拉克人给磁暴步兵去掉线圈加强射线就成了核辐射兵?

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雷电不是空气流动引起的么?夏天温度高,空气分子运动给速度快,所以更容易发生静电,因此雷电现象较多。宇宙射线?太阳风算不算?夏天倒是日照多,太阳发射的粒子更容易造成地球大气的电离。这也应该是一个原因。

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Tinker11电气本科生

2013-09-21 18:36

我擦,小学生都知道吧。原谅我吧,我没看你的简介:-D

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