巴西国家空间研究所 (INPE) 研究员、物理学家Marcelo Saba和博士候选人 Diego Rhamon借助高速相机和幸运的时间出现在正确的地点， 获得了一张独特的雷击图像，显示了细节与附近建筑物的连接。

这张照片非常特别，它出现在 2022 年 12 月 28 日的 地球物理研究快报 (GRL)的封面上 ——该领域最重要的科学期刊之一——其中一篇 文章 的第一作者是 Saba。Saba 对这一主题的研究得到了 FAPESP 的支持。

“这张照片是在 [圣保罗州]圣若泽杜斯坎普斯的一个夏夜拍摄的，当时带负电的闪电正以每秒 370 公里的速度接近地面。当距离地面几十米时，附近建筑物顶部的避雷针和高大物体产生正向向上放电，竞相连接向下的雷击。连接之前的最终图像是在闪电击中其中一栋建筑物之前的千分之 25 秒获得的，”Saba 说。这是期刊封面上的壮观图片。

他使用每秒拍摄 40,000 帧的相机。当视频以慢动作回放时，它显示了雷电放电的行为以及如果保护系统安装不当会有多危险：虽然附近有 30 多根避雷针，但雷击并未连接到它们但到其中一栋建筑物顶部的烟囱。“安装中的一个缺陷使该区域没有受到保护。30,000 安培放电的影响造成了巨大的破坏，”他说。

平均而言，所有雷击中有 20% 涉及云层和地面之间的放电交换。其他 80% 发生在云层内。几乎所有接触土壤的雷击都是云对地放电。向上撞击也会发生，但很少见，并且开始于高大建筑物的顶部，例如山脉、摩天大楼、塔楼和天线。根据转移到地面的电荷，雷击也可以分为负电或正电。

“雷击距离可达 100 公里，传输电流可达 30,000 安培，相当于 30,000 个 100 瓦灯泡同时使用的电流。在某些情况下，电流可以达到 300,000 安培。典型雷击的温度为 30,000 °C，是太阳表面温度的五倍，”Saba 说。

雷击是怎样形成的

他解释说，这一切都始于云电气化。人们对该机制知之甚少，但基本上涉及冰粒、水滴和冰雹之间的摩擦，释放电荷并在不同云区之间产生极性，电势差从 1 亿伏特到 10 亿伏特不等。

“请记住，暴风云是巨大的结构。底部距离地面2公里至3公里，顶部海拔可达20公里，直径可达10公里至20公里，”他说。

当电荷寻找阻力最小的路径而不是最短的路径时，闪电会分叉，这将是一条直线。阻力最小的路径，通常是锯齿形，由大气的不同电气特性决定，它是不均匀的。“由多次放电组成的雷击可持续长达 2 秒。然而，每次放电只持续几分之一毫秒，”Saba 说。

他补充说，避雷针既不会吸引也不会排斥雷击。他们也不会像过去所相信的那样“排放”云层。它们只是为闪电提供了一条简单而安全的接地路径。

因为依靠避雷针的保护并不总是可行的，而且大多数大气放电发生在夏季的热带地区，因此值得考虑 Saba 的建议。“下午的暴风雨比早上更频繁，所以夏天下午的户外活动要小心。如果听到雷声，请寻找避难所，但千万不要躲在树下或电线杆下，也不要躲在摇摇欲坠的屋顶下，”他说。“如果找不到安全的避难所，就留在车里，等待暴风雨过去。如果没有汽车或其他庇护所，请双脚并拢蹲下。不要直立或平躺。在室内，避免接触电器和固定电话。”

被雷击中是有可能活下来的，这样的例子很多。如果此人迅速得到护理，则几率会增加。“心脏骤停是唯一的死因。在这种情况下，心肺复苏是推荐的治疗方法，”他说。

Saba 于 2003 年开始使用高速摄像机系统地研究闪电，此后建立了一个高速拍摄的闪电视频集，该视频集已成为世界上最大的视频集。在他们之间，他和他的学生获得了 FAPESP 颁发的 17 项助学金和奖学金。

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