本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
旧金山 -- 闪电释放的能量非常强大，以至于产生强烈的闪光和通常巨大的雷声。但航天器和一些疯狂的研究飞行员最近获得的数据显示，闪电也经常发出强烈的X射线和伽马射线爆发。这些爆发通常从雷暴云的顶部向外辐射，大约在七英里高——几乎是客机的巡航高度。
好了，别慌。虽然这两种辐射都能穿透飞机外壳并击中内部乘客，但飞机必须在完全正确的时间出现在完全正确的位置。而且飞机的电子设备可能不会受到辐射影响，因此飞行本身不会有危险。但是，典型的伽马射线爆发大约相当于地球上一年的背景辐射，而X射线的能量是普通医用X射线的数百倍——大约相当于在几秒钟内完成一次全身CT扫描。
三位科学家今天在美国地球物理联合会秋季会议上介绍了这些发现，指出据刚刚从佛罗里达理工学院搬到新罕布什尔大学的物理学家约瑟夫·德怀尔称，他们和他们的研究伙伴都对这些爆发的普遍程度感到“惊讶”。
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尽管科学家们大约在 20 年前就知道闪电会发出所谓的陆地伽马射线闪光，但他们认为这些事件很少见。 但太空中更好的传感器现在表明，爆发发生在各种雷暴中，“即使是那些看起来非常微弱以至于气象学家不会看第二眼的雷暴，”阿拉巴马大学亨茨维尔分校的研究员忒弥斯·克罗尼斯指出。
改进后的传感器，如 NASA 费米伽马射线太空望远镜等航天器上的传感器，以及地面雷达和闪电探测器上的传感器，现在可以更容易地捕捉到爆发（见下面的视频）。 然而，确凿的数据来自一系列大胆的飞机飞行。 在五天的时间里，飞行员驾驶一架装有传感器的空客客机直接飞越大雷暴，这证实了关于爆发能量的许多细节。 飞行员在法国和意大利之间来回飞行，将飞机置于雷暴之中，其中一次连续五个小时，设法在严重的湍流中保持飞机在空中。 在靠近飞机的多次闪电中检测到 X 射线和伽马射线。
据科学家们所知，伽马射线爆发来自与导致闪电闪烁相同的机制。 正负电荷在雷雨云中积聚，当电荷差异变强时，整个电场会破坏空气的绝缘特性，从而引发闪电。 当闪电在暴雨云内部闪烁时，会释放出大量快速移动的电子。 它们从雷雨云顶部向上移动，当它们在那里被空气分子偏转时，它们会发出伽马射线。 “风暴就像一个天然的粒子加速器，”克罗尼斯说。 他指出，伽马射线通常在雷雨云的较低部分检测不到，可能是因为那里存在太多的空气和水分，会衰减任何辐射。
科学家们不太确定导致 X 射线辐射的机制。 事实上，德怀尔说，关于爆发是如何形成的，甚至关于雷暴是如何工作的，“仍然存在许多谜团”。 例如，似乎大部分 X 射线传输来自闪电的“先导阶段”——在云层中移动的火花。 但研究人员无法解释为什么给定的爆发是弱还是强。
德怀尔和他的同事们渴望了解更多，他们很快就会有机会。 一种静止轨道闪电测绘仪传感器将安装在将于 2015 年底发射的 GOES-R 卫星上。
德怀尔强调，航空公司乘客，甚至飞行员，都不应担心暴露于爆发产生的辐射。 受影响的空气横截面只有足球场大小，爆发持续时间只有千分之几秒。 暴露是可能的，但就像生活中一样，时机至关重要。 与飞行相关的其他风险仍然更加紧迫。 然而，驾驶飞机进入雷暴的研究飞行员可能更令人担忧； 鉴于爆发的强度，即使几次暴露也可能累积很多。
图片由 Tiago J. G. Fernandes 在维基共享资源上提供
视频由 NASA 戈达德太空飞行中心提供