從1994年起,人造衛(wèi)星、飛船和安裝在地面的探測(cè)器都能從雷雨云中收集到γ射線,它們輻射的時(shí)間可保持幾毫秒到幾分鐘,似乎只有最短的輻射是與雷雨云發(fā) 生閃電有關(guān),科學(xué)家們一直認(rèn)為,γ射線能在雷雨云的強(qiáng)電場(chǎng)下由接近光速的電子產(chǎn)生,因?yàn)榇藭r(shí)的高速電子撞擊大氣分子后會(huì)使其速度慢化,從而輻射出γ射線, 這就是物理上定義的軔致輻射,為了說(shuō)明大量高速電子的出現(xiàn),理論學(xué)家們假定初始的高速電子來(lái)源于宇宙線,它們?cè)谂c大氣分子碰撞中產(chǎn)生出一批電子,新釋放出 的電子再去碰撞分子,這樣就形成了一個(gè)“逃逸”電子的雪崩過(guò)程,這個(gè)理論模型可以與瞬間的閃電過(guò)程相符合,但卻無(wú)法解釋時(shí)間比較長(zhǎng)的γ射線輻射。
為了能獲取新的數(shù)據(jù)來(lái)深入探討這個(gè)問(wèn)題,日本Riken科學(xué)研究所的H.Tsuchiya教授和他的同事們安置了一批設(shè)備去測(cè)量從雷雨云中輻 射出的電子與光子,其中主要是一組碘化鈉閃爍器,它可以接收從1萬(wàn)電子伏特到1200萬(wàn)電子伏特能量范尉內(nèi)的高速入射粒子,閃爍器對(duì)500萬(wàn)及更高電子伏 特的電子尤為敏感,因?yàn)檫@些高速電子可以在大氣層內(nèi)自由飛行幾百米以上這批閃爍器均安置于海拔為2770m的Norikura天文臺(tái)內(nèi),因?yàn)槟抢锝?jīng)常會(huì)發(fā) 生低層的雷雨云。
2008年9月28日的暴風(fēng)雨夜晚,閃爍器收集到長(zhǎng)達(dá)90s的輻射粒子流,當(dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)生閃電,計(jì)算機(jī)模擬顯示,所接收到的γ射線可能來(lái)自于 閃爍器上方90m的距離,因?yàn)榘l(fā)射源的距離是如此短,所以雷雨云區(qū)域內(nèi)的電子在獲得加速后能逃逸飛行到接收器內(nèi),這些高速電子能量值的范圍可擴(kuò)展到 2000萬(wàn)電子伏特左右,這與理論上逃逸電子模型的能量估算值比較相符。
從電子計(jì)數(shù)可推測(cè)出雷雨云加速器的長(zhǎng)度約有200m,這個(gè)長(zhǎng)度要比理論上由逃逸電子模型所預(yù)計(jì)的長(zhǎng)度短一些,在美同新墨西哥洲Sante Fe研究所工作的R.Roussel-Dupre教授(他是參與此項(xiàng)研究的科學(xué)顧問(wèn))認(rèn)為,應(yīng)該對(duì)與雷雨云有關(guān)的逃逸電子模型從理論上進(jìn)行探討,特別是對(duì) 雷雨云加速器的大小與規(guī)模進(jìn)行一些修正,這樣才能解釋實(shí)驗(yàn)上觀察到的長(zhǎng)時(shí)間輻射粒子流和用氣球探測(cè)到的雷雨云內(nèi)并不很強(qiáng)的電場(chǎng)。
責(zé)編:微科普網(wǎng)