据《自然》杂志报道，大多数热带雷暴就像大锅沸水——但它们释放的是伽马辐射爆发而不是蒸汽。这些爆发也比之前认为的更频繁，形式也更多样。
科学家们在20世纪90年代首次在地球大气层中探测到高能伽马射线爆发。美国宇航局发射了卫星来观测来自太空物体（如超新星）的高能粒子。这些卫星捕捉到了放射性超高能粒子的迹象，并将其与雷暴联系起来。但他们不确定这种现象的频率。
监视伽马射线
为了找出答案——并了解更多关于伽马射线爆发背后的物理学原理——科学家们为一架U2侦察机配备了伽马射线探测器。这架飞机在佛罗里达以南的热带地区的大雷暴上空执行了十次任务。他们看到了比预期多得多的伽马射线爆发。
杜克大学工程学教授、《自然》杂志上两篇描述这一现象的论文的作者史蒂夫·卡默 (Steve Cummer) 表示，他对飞机“看到”的伽马射线爆发数量“感到震惊”。它探测到了一些看起来与美国宇航局卫星早先发现的相似的爆发。但它也记录了100多次从太空中看不到的微弱爆发，这使得伽马射线爆发在雷暴中“比我们想象的要普遍得多”，卡默说。
雷暴如何产生伽马射线爆发
尽管科学家们了解伽马射线产生的基本物理学原理，但对许多细节却不太清楚。旋转的风将水滴、冰雹和冰块搅动在一起。这种摩擦会产生电荷，类似于气球摩擦布料时产生电荷的方式。带正电的粒子随后上升到风暴系统的顶部，而带负电的粒子则下降到底部，从而形成巨大的电场。
然后，当其他带电粒子进入该电场时，它们会加速，有时会撞击空气分子。这种碰撞会在级联过程中撞掉更多的电子，从而产生足够的能量，导致伽马射线爆发和其他类型的辐射。
“雷暴能产生高能伽马射线，这总是让我感到惊奇，”卡默说。早期的卫星数据显示，这是一个有趣但相对罕见的现象。“但现在我们已经看到，这种高能过程几乎普遍存在于大型雷暴中，并在雷暴电场的演变和雷暴放电中发挥着重要作用。”
飞机还探测到两种以前从未记录过的伽马射线爆发。一种是短而尖锐的，持续时间不到千分之一秒。另一种是大约10次系列爆发，在大约十分之一秒内重复。研究人员的下一步是了解这些爆发是如何形成的以及为什么风暴会产生不同类型的爆发。
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杜克大学工程学教授。史蒂夫·卡默 (Steve Cummer)
在加入Discover Magazine之前，Paul做了20多年的科学记者，专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他的职业生涯始于报纸，后来转向科学杂志。他的作品曾出现在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。
