“看到闪电后数 3 秒听到雷声,就代表闪电在 1 千米外”,这是不少人从小熟知的判断闪电距离的方法。但你能想象吗?世界上最长的闪电,长度竟达到 829 千米,相当于从上海东方明珠直接 “劈” 到河南郑州 —— 雪王蜜雪冰城的老家!今年 7 月 31 日,世界气象组织(WMO)宣布的这一世界纪录,彻底刷新了人们对闪电长度的认知,而这道超长跑闪电的背后,还藏着不少关于闪电的科学奥秘。

这道创纪录的闪电发生在 2017 年 10 月 22 日,当时美国中部正遭遇一场大规模雷暴,它从得克萨斯州东部一路延伸至堪萨斯城附近,横跨两大州。有趣的是,这道闪电最初并未被美国国家海洋和大气管理局的地球同步卫星环境业务卫星(GOES-16)自动程序识别,而是在多年后,美国佐治亚理工学院强风暴研究中心的大气科学家迈克尔・彼得森重新分析 2017 年卫星数据时,才意外发现了它的踪迹。
为了精准测量这道闪电的长度,彼得森团队结合卫星观测技术与地面闪电定位网络(专门记录闪电无线电信号的传感器网络),经过反复测算,最终确定其长度为 829 千米,误差仅 ±8 千米。更令人惊叹的是,这道闪电并非 “一闪而过”,它持续了整整 7 秒,期间还产生了超过 116 次次级闪电,相当于一场小型 “闪电风暴”。在此之前,最长闪电纪录同样来自美国南部,是 2020 年 4 月 29 日出现的 768±8 千米闪电,而新纪录直接将这一数据提升了 61 千米。
除了最长闪电,世界气象组织还记录了不少其他闪电极端纪录:2020 年 6 月 18 日,乌拉圭和阿根廷北部的雷暴中,出现了单次持续 17.102±0.002 秒的闪电,创下持续时间最长纪录;1975 年津巴布韦的一次闪电最为致命,它击中一间小屋,导致屋内 21 名躲避雷暴的人不幸遇难,这也提醒人们,只有带电线、管道的坚固建筑或全封闭金属顶车辆,才能有效抵御雷击;1994 年埃及的一次闪电则引发油罐事故,燃烧的石油淹没城镇,造成 469 人死亡,成为最致命的间接雷击事件。
尽管闪电如此常见又极具破坏力,科学家对它的成因却仍未完全摸清。目前已知的是,闪电产生大致分为三步:积雨云内冰晶、水滴在气流中碰撞摩擦,使云层带上 “上正下负” 电荷,地面也因静电感应出现正电荷区,形成强电场;当电场强度突破空气绝缘极限,云层电荷会以 “先导放电”(微弱、分叉状的不明显闪电)向地面延伸;一旦先导放电抵达地面,地面电荷会沿通道逆向回击云层,释放巨大能量,形成我们看到的闪电和听到的雷声。
但在关键环节,仍有诸多谜团待解。比如实验室模拟显示,云层中冰晶、水滴碰撞产生的电荷量仅为微库仑量级(1 库仑 = 10⁶微库仑),而实际云层电荷量却能达到库仑量级,差距悬殊。不过,近期两项研究为解开闪电成因提供了新线索。西安交通大学团队在《自然・物理学》发表论文,首次发现冰具有 “挠曲电性”—— 弯曲时会极化产电,他们建立的模型显示,冰粒与霰粒碰撞产生的挠曲电极化电荷量,与风洞实验实测值吻合,为云层电荷积累提供了新解释。美国宾夕法尼亚州立大学团队则在《地球物理研究杂志:大气层》发文,通过计算机模型证实,宇宙射线能引发电子雪崩,进而触发闪电,还能解释闪电前出现的伽马射线和 X 射线现象。
虽然闪电成因仍有未解之谜,但 829 千米的最长闪电纪录,已然让人们感受到了大自然的磅礴力量。下次再看到闪电时,或许我们不仅会数秒判断距离,还会想起这道能从上海 “跑” 到河南的超长跑闪电,以及它背后那些等待探索的科学奥秘。
新闻总结
世界气象组织宣布世界最长闪电达 829 千米,可从上海东方明珠延伸至河南郑州,该闪电 2017 年发生于美国,后经科学家重新分析数据发现。此外还有最长持续时间、最致命直接及间接雷击等闪电极端纪录。科学家已知闪电产生大致过程,但关键环节仍有谜团,近期两项研究分别从冰的挠曲电性、宇宙射线作用角度,为解开闪电成因提供新方向,让人类对闪电的认知更进一步。