來源：百家號(hào)

聽雷色變，雷暴似乎就是天罰的代名詞。我們常常直觀地看到它的力量，比如被劈的焦黑的大樹，但是我們或許并不了解它擁有的真正力量，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人沒有靠近它的勇氣！

但是本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)就是一個(gè)例外，他就是避雷針的開創(chuàng)者。1752年，他在費(fèi)城進(jìn)行了震動(dòng)世界的電風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)：在雷電交加的情況下，把一把鑰匙系在風(fēng)箏上，在雷暴中放飛風(fēng)箏時(shí)，他很快就變成了一個(gè)插在地球上最強(qiáng)發(fā)電機(jī)上的電器，因?yàn)樗蔑L(fēng)箏將大氣電收集到萊頓瓶中，使其充電，由此證明了他所提出的“閃電和靜電的同一性”的設(shè)想。

我相信富蘭克林和大多數(shù)人一樣，知道雷暴的威力是驚人的，但是卻沒有具體的數(shù)值。一個(gè)多世紀(jì)以來，研究人員一直試圖精確地估計(jì)雷雨云的威力，但總是達(dá)不到——即使是最精密的機(jī)載傳感器也不夠，因?yàn)槔子暝铺螅瑹o法預(yù)測(cè)，無法測(cè)量。

但是來自印度Ooty的研究人員提出了一個(gè)令人震驚的新答案，在多虧了一些宇宙射線的幫助下，他們測(cè)出了雷云中蘊(yùn)含的爆炸能量！

據(jù)了解，研究小組利用一系列傳感器測(cè)量電場(chǎng)和μ介子的強(qiáng)度，μ介子是一種重粒子，它們不斷地從地球高層大氣中落下，在經(jīng)過物質(zhì)時(shí)會(huì)衰變。2014年12月1日，研究小組測(cè)量了在Ooty上空翻滾18分鐘的一個(gè)巨大雷云的電壓。研究人員發(fā)現(xiàn)，云的平均電荷量約為1.3千兆伏，是10^9伏的1.3倍，大約是北美典型電源插座的1000萬倍，這個(gè)數(shù)據(jù)隨機(jī)引起了一片嘩然！

這就解釋了為什么雷雨云具有如此大的破壞力，如果你把這么大的能量應(yīng)用在任何事情上，都會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。

研究員古普塔和他的同事主要研究μ介子，即宇宙射線撞擊地球大氣中各種原子時(shí)產(chǎn)生的類電子粒子。這些粒子的自旋約為電子的一半，但重量是電子的200倍，它們非常善于穿透物質(zhì)。只要有足夠的能量，從大氣中降落下來的介子可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)深入海洋或地下數(shù)英里。

當(dāng)有東西擋住了介子的路時(shí)，比如金字塔，介子就會(huì)失去能量。2018年初，科學(xué)家們?cè)诩_大金字塔周圍安裝了介子探測(cè)器，并測(cè)量了粒子的能量損失，從而發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)此前不為人知的腔室。穿過金字塔石墻的介子比穿過空蕩蕩的大房間的介子損失更多的能量。這項(xiàng)研究結(jié)果同時(shí)幫助了研究人員在不涉足金字塔內(nèi)部的情況下繪制出一幅新的金字塔內(nèi)部地圖。

古普塔和他的同事使用了類似的方法來繪制Ooty雷云內(nèi)部的能量圖。與金字塔不同，穿過云層的介子將面臨著一個(gè)洶涌的電場(chǎng)。

研究發(fā)現(xiàn)雷暴在頂部有一層正電荷，在底部有一層負(fù)電荷。如果一個(gè)帶正電荷的介子在云從上層大氣降落時(shí)撞到云上，它就會(huì)被排斥并失去能量。

研究人員使用一組介子探測(cè)傳感器和四個(gè)分布在幾英里內(nèi)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)器，測(cè)量了穿過雷雨云的介子和沒有穿過雷雨云的介子之間的平均能量下降。從這些能量損失中，研究小組能夠計(jì)算出這些粒子在雷云中通過的電勢(shì)。

科學(xué)家們估計(jì)，雷云在20世紀(jì)20年代可能具有十億伏特的能量，但直到現(xiàn)在才得到證實(shí)。

一旦研究人員知道了云的電勢(shì)，他們就想更進(jìn)一步，精確地測(cè)量雷云在Ooty上空咆哮時(shí)所攜帶的能量。

利用廣泛分布的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)，研究小組填寫了有關(guān)了雷云的一些重要細(xì)節(jié)，即在海拔11.4公里的高度這些雷云以大約60公里/小時(shí)的速度移動(dòng)，估計(jì)面積為380平方公里，面積約為曼哈頓的6倍，以及在出現(xiàn)6分鐘后達(dá)到最大電位。古普塔說，有了這些知識(shí)，研究人員最終能夠計(jì)算出雷暴帶來的能量約為20吉瓦，使這片單云所攜帶的能量比世界上最強(qiáng)大的核電站還要強(qiáng)大。

古普塔說：“這里儲(chǔ)存的能量足以滿足紐約市等城市26分鐘的電力需求。當(dāng)然，前提是如果你能駕馭它的話。不過以目前的技術(shù)來看，這種可能性不大，因?yàn)檫@樣一場(chǎng)風(fēng)暴所消耗的能量如此之高，可能會(huì)融化任何導(dǎo)體。

盡管如此，雷暴強(qiáng)大的潛在威力可能有助于解開古普塔和他的同事幾十年來一直在追問的一個(gè)宇宙之謎：為什么衛(wèi)星有時(shí)會(huì)探測(cè)到從地球大氣中噴射出來的高能伽馬射線，而它們本應(yīng)從太空中降落？

古普塔說，如果雷暴確實(shí)能產(chǎn)生比1吉伏特（gigavolt，一單位為10億伏特）更大的電勢(shì)，它們還能使電子加速到足以分裂大氣中的其他原子，從而產(chǎn)生伽馬射線閃光。當(dāng)然，這種解釋需要更多的研究來驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。