闪电自古以来就存在，但其触发因素仍然是一个谜。现在，研究人员提出，答案可能在于穿透大气并使空气电离的太阳粒子，这些粒子释放出自由电子，并导致大规模放电。
雷雨云通过其中微小的冰粒子之间的碰撞，以及将负电荷和正电荷分开的气流而带电。空气是良好的绝缘体，阻止电子跳回并平衡静电荷。但是，如果形成一条电离空气分子的通道，可以在云的不同部分之间，或在云和地面之间充当导体，则会导致闪电。
然而，科学家仍然不确定是什么引发了这种通道的形成。在存在足够强的电场的情况下，绝缘体会自发分解并成为导体，但专家认为，大气根本无法达到产生闪电所需的数十万伏或更高的电压。因此，他们一直在寻找其他解释。英国雷丁大学的研究人员现在表示，太阳风发挥了作用。
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当高速太阳风粒子在太空中传播时，它们可能导致局部磁场增强，这会将一些粒子推向更高的速度。这些所谓的太阳高能粒子（SEP）——与那些以较慢速度传播的粒子不同——具有足够的能量穿透地球磁场并穿过大气层，到达雷雨云形成的高度。研究人员说，在那里，它们可能会与空气中的原子碰撞，产生高能粒子级联。领导最新研究的空间科学家克里斯托弗·斯科特说，这种“失控击穿”足以触发闪电。他和他的团队本周在《环境研究快报》上发表了研究结果。
失控击穿的想法最早由莫斯科列别捷夫物理研究所的物理学家亚历山大·古列维奇于 1992 年提出。但他的理论是闪电是由宇宙射线引发的，宇宙射线起源于太阳系之外，并且可能比包括 SEP 在内的太阳风粒子具有更高的能量。
为了检查闪电和太阳粒子之间的相关性，斯科特和他的同事分析了英格兰中部 500 公里半径范围内的闪电记录。他们将闪电的频率与来自 NASA 的高级成分探测器航天器的数据进行了比较，该航天器测量到达地球的太阳风流。
科学家发现，平均而言，在高速太阳风流到达地球后的 40 天内，每天发生了 422 次闪电。在到达之前的 40 天里，平均每天发生 321 次闪电。
斯科特说，气球实验可以为他的模型提供更多支持。特别是，机载粒子探测器可以测试在强太阳风期间穿过大气层的高能粒子数量是否更高。
“据我所知，这是第一项发现地球上的太阳风流与闪电之间存在联系的研究，”墨尔本佛罗里达理工学院的物理学家约瑟夫·德怀尔说，他没有参与这项研究。他补充说，如果该模型被证明是正确的，那么斯科特和他的团队所做的工作将“非常重要”。
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于 2014 年 5 月 16 日首次发表。