閃電自古以來就存在，但其觸發因素仍然是一個謎。現在，研究人員提出，答案可能在於穿透大氣並使空氣電離的太陽粒子，這些粒子釋放出自由電子，並導致大規模放電。
雷雨雲透過其中微小的冰粒子之間的碰撞，以及將負電荷和正電荷分開的氣流而帶電。空氣是良好的絕緣體，阻止電子跳回並平衡靜電荷。但是，如果形成一條電離空氣分子的通道，可以在雲的不同部分之間，或在雲和地面之間充當導體，則會導致閃電。
然而，科學家仍然不確定是什麼引發了這種通道的形成。在存在足夠強的電場的情況下，絕緣體會自發分解併成為導體，但專家認為，大氣根本無法達到產生閃電所需的數十萬伏或更高的電壓。因此，他們一直在尋找其他解釋。英國雷丁大學的研究人員現在表示，太陽風發揮了作用。
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當高速太陽風粒子在太空中傳播時，它們可能導致區域性磁場增強，這會將一些粒子推向更高的速度。這些所謂的太陽高能粒子（SEP）——與那些以較慢速度傳播的粒子不同——具有足夠的能量穿透地球磁場並穿過大氣層，到達雷雨雲形成的高度。研究人員說，在那裡，它們可能會與空氣中的原子碰撞，產生高能粒子級聯。領導最新研究的空間科學家克里斯托弗·斯科特說，這種“失控擊穿”足以觸發閃電。他和他的團隊本週在《環境研究快報》上發表了研究結果。
失控擊穿的想法最早由莫斯科列別捷夫物理研究所的物理學家亞歷山大·古列維奇於 1992 年提出。但他的理論是閃電是由宇宙射線引發的，宇宙射線起源於太陽系之外，並且可能比包括 SEP 在內的太陽風粒子具有更高的能量。
為了檢查閃電和太陽粒子之間的相關性，斯科特和他的同事分析了英格蘭中部 500 公里半徑範圍內的閃電記錄。他們將閃電的頻率與來自 NASA 的高階成分探測器航天器的資料進行了比較，該航天器測量到達地球的太陽風流。
科學家發現，平均而言，在高速太陽風流到達地球后的 40 天內，每天發生了 422 次閃電。在到達之前的 40 天裡，平均每天發生 321 次閃電。
斯科特說，氣球實驗可以為他的模型提供更多支援。特別是，機載粒子探測器可以測試在強太陽風期間穿過大氣層的高能粒子數量是否更高。
“據我所知，這是第一項發現地球上的太陽風流與閃電之間存在聯絡的研究，”墨爾本佛羅里達理工學院的物理學家約瑟夫·德懷爾說，他沒有參與這項研究。他補充說，如果該模型被證明是正確的，那麼斯科特和他的團隊所做的工作將“非常重要”。
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2014 年 5 月 16 日首次發表。