本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
舊金山 -- 閃電釋放的能量非常強大，以至於產生強烈的閃光和通常巨大的雷聲。但航天器和一些瘋狂的研究飛行員最近獲得的資料顯示，閃電也經常發出強烈的X射線和伽馬射線爆發。這些爆發通常從雷暴雲的頂部向外輻射，大約在七英里高——幾乎是客機的巡航高度。
好了，別慌。雖然這兩種輻射都能穿透飛機外殼並擊中內部乘客，但飛機必須在完全正確的時間出現在完全正確的位置。而且飛機的電子裝置可能不會受到輻射影響，因此飛行本身不會有危險。但是，典型的伽馬射線爆發大約相當於地球上一年的背景輻射，而X射線的能量是普通醫用X射線的數百倍——大約相當於在幾秒鐘內完成一次全身CT掃描。
三位科學家今天在美國地球物理聯合會秋季會議上介紹了這些發現，指出據剛剛從佛羅里達理工學院搬到新罕布什爾大學的物理學家約瑟夫·德懷爾稱，他們和他們的研究夥伴都對這些爆發的普遍程度感到“驚訝”。
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儘管科學家們大約在 20 年前就知道閃電會發出所謂的陸地伽馬射線閃光，但他們認為這些事件很少見。 但太空中更好的感測器現在表明，爆發發生在各種雷暴中，“即使是那些看起來非常微弱以至於氣象學家不會看第二眼的雷暴，”阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的研究員忒彌斯·克羅尼斯指出。
改進後的感測器，如 NASA 費米伽馬射線太空望遠鏡等航天器上的感測器，以及地面雷達和閃電探測器上的感測器，現在可以更容易地捕捉到爆發（見下面的影片）。 然而，確鑿的資料來自一系列大膽的飛機飛行。 在五天的時間裡，飛行員駕駛一架裝有感測器的空客客機直接飛越大雷暴，這證實了關於爆發能量的許多細節。 飛行員在法國和義大利之間來回飛行，將飛機置於雷暴之中，其中一次連續五個小時，設法在嚴重的湍流中保持飛機在空中。 在靠近飛機的多次閃電中檢測到 X 射線和伽馬射線。
據科學家們所知，伽馬射線爆發來自與導致閃電閃爍相同的機制。 正負電荷在雷雨雲中積聚，當電荷差異變強時，整個電場會破壞空氣的絕緣特性，從而引發閃電。 當閃電在暴雨雲內部閃爍時，會釋放出大量快速移動的電子。 它們從雷雨雲頂部向上移動，當它們在那裡被空氣分子偏轉時，它們會發出伽馬射線。 “風暴就像一個天然的粒子加速器，”克羅尼斯說。 他指出，伽馬射線通常在雷雨雲的較低部分檢測不到，可能是因為那裡存在太多的空氣和水分，會衰減任何輻射。
科學家們不太確定導致 X 射線輻射的機制。 事實上，德懷爾說，關於爆發是如何形成的，甚至關於雷暴是如何工作的，“仍然存在許多謎團”。 例如，似乎大部分 X 射線傳輸來自閃電的“先導階段”——在雲層中移動的火花。 但研究人員無法解釋為什麼給定的爆發是弱還是強。
德懷爾和他的同事們渴望瞭解更多，他們很快就會有機會。 一種靜止軌道閃電測繪儀感測器將安裝在將於 2015 年底發射的 GOES-R 衛星上。
德懷爾強調，航空公司乘客，甚至飛行員，都不應擔心暴露於爆發產生的輻射。 受影響的空氣橫截面只有足球場大小，爆發持續時間只有千分之幾秒。 暴露是可能的，但就像生活中一樣，時機至關重要。 與飛行相關的其他風險仍然更加緊迫。 然而，駕駛飛機進入雷暴的研究飛行員可能更令人擔憂； 鑑於爆發的強度，即使幾次暴露也可能累積很多。
圖片由 Tiago J. G. Fernandes 在維基共享資源上提供
影片由 NASA 戈達德太空飛行中心提供