超级电压携带超强能量：一种罕见的延伸到太空的闪电的细节

　　科学家揭示了一种延伸到太空的罕见闪电的细节。自 1970 年代后期以来，一种罕见的闪电让科学家们摸不着头脑。“超级闪电”是地球上最强大的闪电，其放电强度如此之大，以至于无法在实验室中重现。闪电还显示出与常规闪电相反的地理和季节性属性，增加了它们的神秘感。

　　法国巴黎附近的原子能委员会 （CEA） 的高级科学家让-弗朗索瓦·里波尔 （Jean-Fran？ois Ripoll） 说：“我们还不明白超级电压是如何变得如此强大的。与传统的闪电不同，传统的闪电更多地出现在夏季和陆地上，超级电压更多地出现在冬季和水上。”“我们不知道为什么。”他说。

　　在众多未知数中，科学家们正在使用卫星来定义超级螺栓的不寻常属性。甲 2020研究 光学卫星数据表明，一些最亮的闪电高达1000倍的亮度比正常闪电确实是一个物理上独特型闪电，而不是由于错误解释测量。

　　在 2021 年的一项研究中，Ripoll 及其同事通过测量它们的电磁波证实了超级螺栓的极端威力。他们发现，这种电磁现象不仅限于地球大气层；它一直延伸到太空。

　　闪电是一种天然的电磁能量来源，可延伸至极低频 （VLF） 范围。科学家们表明，由超级闪电传输到太空的 VLF 波比典型的闪电传输的波要强大得多。“这样的电磁波在太空中的闪电信号中并不常见。”里波尔说：“在我们将它与超级螺栓联系起来之前，我们对它的威力持怀疑态度。”

　　为了建立联系，研究人员努力将超级螺栓的天基检测与多个地面检测相匹配。地图显示了 2012 年至 2018 年间对超级螺栓（能量大于 1 兆焦耳）的探测。蓝点是基于地面的探测，来自全球闪电定位网络（一个由 50 多所大学组成的站点网络）和华盛顿大学Robert Holzworth 指导的机构），来自 CEA 地面站和 Metéorage 地面站进行的 ECLAIR 测量活动。紫点是美国宇航局范艾伦探测器的太空探测与地面探测重叠的地方。

　　在这个数据集中，两个超级螺栓具有足够重叠的地面和空间数据，可供详细研究。其中之一，由地图上的大粉红色点表示，显示在上面的频谱图上。该图显示了从太空中检测到的超级螺栓电磁信号的电子分量。

　　请注意，前两个逗号形检测（红色）的信号比后续信号强大得多。这两个强大的波浪与超级闪电有关，其次是与许多典型闪电击打相关的不太强大的波浪。

　　“其中一些超级闪电的能量比典型闪电高出 1000 倍。”里波尔说。如果它们击中地球上的正确位置，这种螺栓能够产生比典型闪电更大的破坏。

　　然而，在太空中，电磁波具有潜在的有用应用，因为它们可以偏转被困在近地空间中的所谓“杀手电子”，从而损坏在轨卫星的电子设备。“潜在的这种电磁能量可以保护我们的资产免受这些电子的伤害。”Ripoll 说。“出于这个原因，我们研究了波、电子和波粒相互作用。我们很高兴知道这些波是真实的并且基于物理学。”