在佛羅里達州蓋恩斯維爾郊外的一個美國軍事基地，大氣科學家透過向雷暴雲層發射火箭來製造閃電。現在，他們利用這種爆炸性的裝置製作了一些有史以來最詳細的雷聲影像。
這些圖片看起來並不起眼，只是一些彩虹色的斑點和條紋。但它們代表了閃電從天空擊落時向外擴散的聲能。這項工作提供了一種觀察雷聲和閃電背後能量學的方法。
“每當我們能想出一種研究閃電或以新方式觀察閃電的新工具時，那都是一件好事，”未參與這項研究的新罕布什爾大學達勒姆分校的大氣物理學家約瑟夫·德懷爾說。“這就是這種新的聲學成像技術的作用。”
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德克薩斯州聖安東尼奧市西南研究院的大氣科學家馬赫·達耶於5月5日在加拿大的蒙特利爾舉行的2015年聯合大會（美國和加拿大四個地質學會的會議）上介紹了這些發現。
風暴機制
去年，達耶和他的同事在佛羅里達州布蘭丁營地的國際閃電研究和測試中心設定了一排15個精密麥克風，彼此間隔1米。7月14日，在一次雷暴期間，實驗室操作人員向雲層發射了一枚火箭，以觸發閃電。
當電荷在雲層和地面之間或雲層內部自身分離並積聚時，就會形成閃電。雷聲是由此產生的閃電突然加熱空氣時產生的聲音。
早期的實驗已經使用分佈在廣闊區域的少量麥克風捕捉到了雷聲的影像。這種被稱為測距的技術可以精確定位巨響的來源。但達耶說，最新的工作是首次如此精細地記錄閃電發出的聲能。
影像精確地顯示了閃電以至少九次獨立的擊打擊中地面時，在不同頻率下輻射出的能量大小。爆炸聲最大的部分來自閃電擊中地面的地方。“那就是閃電通道連線到地面的地方，”達耶說。
這項工作為其他有助於提高對閃電理解的實驗打開了大門。人工觸發的閃電往往呈直線下降，因此科學家們希望建立並聲學成像一個更像自然閃電的鋸齒形閃電通道。然後他們可以弄清楚能量是如何沿著各個分支流動的，達耶說。“這種情況何時發生，我們還不確定，”他補充道。
達耶說，他曾試圖把第一張雷聲影像當作一件現代藝術品推銷給他的妻子，並建議他們應該把它掛在家裡的壁爐上方。
本文經許可轉載，最初發表於 2015年5月5日。