闪电对于现代科学来说,几乎仍是个难解之谜。尽管我们现在不会像祖先那样认为闪电是诸神使用的武器,但其背后真正的原理,我们却一直没完全弄明白。
一个谜团是:如何形成雷雨云的高电荷态?目前最佳的解释就是:当小的冰颗粒和被称为霰的雪泥团之间发生碰撞时就会传递电荷。但这一过程在真正的云层中未被证实。
另一个更大的谜团是:当空气是电绝缘体时,闪电的巨大电流是如何传导的?有种可能是闪电划破了空气,形成了导电等离子体。但这需要有一个特别强的电场,每米要超过100万伏。尽管气象学家放飞了好几百只载有仪器的气球和火箭到雷雨云里以便实地检测,但那些所测到的最强电场也仅为临界值的十分之一。
也许闪电需要某种催化剂来触发?有种理论是涉及到宇宙射线的,这些带电微粒很可能是遥远的银河系里超新星爆炸后的产物,当宇宙射线和空气中的分子相撞时,就会产生足够的能量形成粒子瀑布流。这种瀑布流使空气电离,产生出呈锥形的自由电子射丛,电流就这样传输了。
闪电确实经常会发出X射线和伽马射线,甚至还会有反物质的粒子束。但科学家们没法证明宇宙射线就是闪电的触发器。
为研究超新星是否也牵涉其中,俄克拉荷马州立大学的气象学者威廉·宾斯利同物理学家们组建了一个小组,搭建了一个地面监测系统。“我们把宇宙射线探测器放在发生闪电的地方,看看会有什么发现。”他说道。即使是这样,谜团还是没有解开。被宇宙射线激发出的电子仅存在几微秒,肯定没有足够时间维持大量的电流。