雷雨中有什么東西比閃電更快？伽馬射線！ _美國

據美國宇航局（宇宙網絡團隊）：一道閃電。一陣雷鳴。這些都是正常的暴風雨景象和聲音。但有時，在云層之上，奇怪的事情會發生。我們的費米伽馬射線太空望遠鏡發現了來自雷暴的伽馬射線爆發，這是宇宙中最高能量的光形式之一。伽馬射線通常被發現來自具有瘋狂的極端物理特性的物體，如中子星和黑洞。那么為什么費米能看到它們來自雷暴呢？

每天大約有1000次，雷暴會發出地球上自然存在的一些瞬間爆發的最高能量的光。這些事件被稱為地面伽馬射線閃光，持續時間不到1毫秒，產生的伽馬射線能量是可見光的數千萬倍。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
當地面附近溫暖潮濕的空氣開始上升并遇到冷空氣時，雷暴就形成了。隨著暖空氣上升，濕氣凝結成水滴。向上移動的水滴撞上向下移動的冰晶，剝離電子并在云中產生靜電荷。

雷暴中的上升氣流和下降氣流迫使雨、雪和冰碰撞并獲得電荷，這可能導致閃電。在合適的條件下，快速移動的電子可以產生地面伽馬射線閃光。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
風暴的頂部帶正電，底部帶負電，就像電池的兩端。最終，相反的電荷積聚起來，足以克服周圍空氣的絕緣特性——然后“嗖”的一聲！你得到了閃電。

這幅插圖顯示了電子從雷雨云頭向上加速。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
科學家懷疑閃電重新配置了云的電場。在某些情況下，這使得電子以接近光速沖向風暴的上部。這使得雷暴成為地球上最強大的自然粒子加速器！

與物質的相互作用可以產生伽馬射線，反之亦然，如圖所示。接近光速的高能電子可以通過原子或分子附近發生偏轉，從而產生伽馬射線。穿過原子電子層的伽馬射線轉化為兩種粒子:一種電子和一種正電子。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
當這些電子遇到空氣分子時，它們會發出地面伽馬射線閃光，這意味著雷暴正在創造宇宙中一些最高能量形式的光。但這還不是全部——雷暴還可以產生反物質！是的，你沒看錯！有時，伽馬射線會進入原子并產生一個電子和一個正電子，正電子是電子的反物質！

如圖所示，美國國家航空航天局的費米伽馬射線太空望遠鏡在繞地球運行時每三小時掃描一次整個天空。圖像：美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室
費米能在飛船正下方500英里（800公里）內發現地面伽馬射線閃光。它使用一種稱為伽馬射線爆發監視器的儀器來實現這一目標，該儀器主要用于觀察來自宇宙的伽馬射線的壯觀閃光。

地球伽馬射線閃光費米觀測十年的可視化。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
據估計，在任何特定時刻，地球上都會發生1800次雷暴。在太空的頭10年里，費米望遠鏡發現了大約5000次地面伽馬射線閃光。但科學家估計每天有1000次這樣的閃光——我們只是看到了費米常規軌道500英里以內的閃光，不包括美國或歐洲。
上面的地圖顯示了費米在2008年至2018年期間看到的所有閃光。（請注意，在南美洲的下部上空有一個斑點不見了。那就是南大西洋異常區，在這片天空中，輻射會影響航天器并導致數據故障。)

暴風云產生了地球上自然產生的一些最高能量的光:地面伽馬射線閃光。后來成為2014年颶風胡里奧的熱帶擾動在100分鐘內產生了四次閃光，第二天又產生了第五次閃光。圖像：美國國家航空航天局戈達德航天中心
費米還發現了來自個別熱帶天氣系統的地面伽馬射線閃光。2014年熱帶風暴胡里奧在短短100分鐘內產生了四次閃光！