北京时间12月18日消息，据国外媒体报道，　2017年10月22日，积聚在美国中部上空的风暴云释放出一道巨大的闪电，照亮了德克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的天空。这次震动横贯这三个州超过500公里，规模之大前所未有。一组研究人员写了一份关于这次闪电的研究报告，将其形容为“巨闪”(megaflash)。这是有史以来最长的闪电之一。

一般来说，正常的闪电长度在1到20公里之间，但随着测绘技术越来越先进，一些真正巨大的闪电逐渐进入我们的视线。最近的一些发现提出了一个有趣的问题：闪电的规模究竟能达到多大?我们应该担心这些大气中的“重量级选手”吗?

当强正电荷在雷暴云的一个区域发展，而强负电荷在另一个区域发展时，它们之间就会产生电流，进而产生闪电。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的物理学家和高级研究员唐·麦克戈曼(Don MacGorman)参与了2017年“巨闪”研究报告的撰写，他说：“闪电是在一个电力非常强的地方产生的。它们变得足够强大，以至于空气再也承受不住电的力量，进而被分解。”

这意味着，随着电压的增长，局部空气的绝缘能力被破坏。研究人员认为，这是由于过量的电磁力开始加速空气中的自由电子(没有附着在原子或分子上的电子)，使其他电子从原子和分子中脱离出来。麦克戈曼说：“科学家称这个过程为电子雪崩，这就是我们所说的空气分解。”

这一过程最终会在空气中形成一个非常热的通道，就像一根电线，其两端向外延伸，通往导致“电子雪崩”的正电荷和负电荷。最终，这条通道将正电荷和负电荷连接起来，此时就会触发巨大的电流，我们称之为闪电。

麦克戈曼说：“可以把它想象成一个巨大的火花，从云里冒出来。”有时，通常包含正电荷的云层较低区域，其自身没有足够的电荷来阻止通道。于是，闪电持续增长，向下延伸到地面。当发生这种情况的时候，会触发一道拥有巨大电流的闪电，将雷暴云的一部分电荷传输到地面。当我们想到闪电时，大多数人通常会想到这些云地之间的通道，叉状的闪电猛烈地击向地表。

但是，是什么因素限制了这些巨型闪电的规模呢?

几十年来，研究人员一直试图回答这个问题。在垂直方向上，闪电的范围受到风暴云高度的限制，也就是从地面到云层顶点的距离——最高约为20公里。但是在水平方向上，一个更广阔的云系统提供了更大的空间。

早在1956年，一位名为迈伦·利达(Myron Ligda)的气象学家就证明了这一点，他用雷达探测到当时有记录以来最长的闪电——跨度长达100公里。

然后，在2007年，研究人员打破了记录，在俄克拉荷马州发现了一道长达321公里的闪电。麦克戈曼和同事们最近的研究又超越了这一数字。据研究人员计算，他们发现的这道“巨闪”发出了异常强烈的闪光，照亮了67845平方公里的地面。然而，即使是这样的闪电也被后来的发现超越了。在近期发表于《地球物理研究期刊：大气》(JGR atmosphere)的一项研究中，科学家描述了一次跨越673公里的闪电。

这样的巨型闪电十分罕见，但现在我们有了探测它们的技术，可以更频繁地发现它们。科学家已经不仅仅依靠使用天线和雷达的地基系统，而是开始从更加有利的位置——人造卫星——来观察闪电。最近两次破纪录的闪电都是通过名为“地球同步闪电成像仪”(Geostationary Lightning Mapper)的技术进行测量的。在环绕地球的两颗卫星上都安装了这种传感器，能提供其下方地球风暴系统的大范围图像。

麦克戈曼说：“这个系统可以对云层顶部发出的光做出反应，因此我们可以看到闪电发出的光，然后绘制它的地图，几乎可以覆盖整个半球。”

高分辨率的卫星图像结合地面“闪电成像阵列”(Lightning Mapping Array)的数据，为我们显示了2017年10月那次闪电的巨大范围。

然而，我们仍然不知道这些巨大的电子光源是如何增长到如此之长的。研究人员认为，云的大小是一个因素，因为云系统越大，就越有可能发生闪电。麦克戈曼补充道，巨型闪电的形成还需要一定的“中尺度过程，即大规模的气流，使该系统能够结合在一起，持续很长一段时间”。

那么，在这些巨型云所搭建的舞台上，闪电内部到底发生了什么呢?英国曼彻斯特大学研究雷暴起电现象的克里斯多夫·埃莫西奇(Christopher Emersic)说：“这些超级大雷暴看起来就像是连续不断的放电。”