世界最長閃電可達829千米，能從東方明珠劈到河南

每當看到閃電時，我都會在心中默默數秒，直到聽到轟隆的雷聲後，再將秒數乘以音速（約340米/秒），得出閃電發生的距離。比如看到閃電後3秒聽到雷聲，就意味著閃電距離你1千米左右。

但無論你算出的距離多遠，隻要你能聽到雷聲，幾乎就意味著你在閃電的“攻擊範圍”之內——閃電的長度實在是太長了，在雷暴天氣中需要盡快進入室內躲避。但閃電究竟可以有多長呢？今年7月31日，世界氣象組織（WMO）宣布了一項新的世界紀錄——目前人類已知最長的閃電，長度可達829千米。

最長閃電

這次閃電發生在2017年10月，從美國得克薩斯州東部一直延伸到堪薩斯城附近。這次閃電被美國國家海洋和大氣管理局的地球同步衛星環境業務衛星（Geostationary Operational Environmental Satellite，GOES-16）捕捉到了，但並沒有被自動程序識別。美國佐治亞理工學院強風暴研究中心（Severe Storms Research Center）的大氣科學家邁克爾·彼得森（Michael Peterson）在重新分析2017年的衛星數據時，才發現了這次創紀錄的閃電。

圖片來源：Peterson, M. J., and Coauthors, 2025: A New WMO-Certified Single Megaflash Lightning Record Distance: 829 km (515 mi) occurring on 22 October 2017. Bull. Amer. Meteor. Soc., BAMS-D-25-0037.1, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-25-0037.1,

彼得森與同事結合衛星技術和地麵閃電定位網絡（記錄閃電產生的無線電信號的傳感器網絡），測量出這次閃電的長度為829千米，誤差範圍為±8千米。這次閃電持續了7秒的時間，整個過程內產生了超過116次次級閃電。事實上，當時美國中部正在發生一場大規模雷暴，而美國大平原（Great Plains）的中南部是世界上少數容易出現巨大雷暴複合體的熱點地區。在這次閃電之前，最長的閃電記錄也發生在美國南部，是2020年4月29日的一次閃電，長度可達可達768±8千米。

為了直觀的理解829千米有多長，我們借用一個稍有些過氣的梗解釋一下：從上海到鄭州的直線距離是830千米左右。如果東方明珠是一個“防禦塔”，並且以閃電作為攻擊方式的話，這道閃電能直接打到雪王“老家”。

世界最長閃電可達829千米，相當於從上海到鄭州的距離。

除了最長閃電的記錄之外，世界氣象組織還有其他很多關於閃電的極端紀錄。

持續時間最長的閃電在2020年6月18日發生在烏拉圭和阿根廷北部的雷暴期間，單次閃電持續時間最長為 17.102 ± 0.002 秒。

最致命的直接雷擊是津巴布韋1975年的一次閃電，閃電擊中了一間小屋，直接導致屋內21人遇難，當時他們正在屋內躲避雷暴——具有電線、管道的堅固建築物才能防止雷擊，公交站等建築並不能保證安全。如果在室外，全封閉且具有金屬頂的車輛內部也是相對安全的場所。

最致命的間接雷擊是埃及1994年的一次閃電，閃電引發了油罐事故，燃燒的石油淹沒城鎮，導致469人死亡。

但就算閃電這麽危險，科學家對閃電的成因至今仍不夠了解。

未解之謎：閃電

目前，科學家對閃電產生的大致框架已經相對了解。首先是讓雲層帶上電荷。積雨雲內部的冰晶、水滴等在氣流作用下劇烈碰撞、摩擦或凍結，導致雲層帶電。通常雲層上方帶正電荷、中下方帶負電荷，底部還會因為和地麵的靜電感應產生一小塊正電荷區。雲層之間、積雨雲和地麵之間由此產生了強電場。

然後是先導放電。當電場的強度超過空氣的絕緣極限時，雲層中的電荷就會以先導放電的形式向地麵延伸。這是一種微弱、不發光（或發弱光）的閃電，路徑充滿隨機性且呈分叉狀。

當這些分叉的先導放電抵達地麵時，就會引發我們熟知的閃電。地麵的電荷會沿著先導通道的某一支逆向回擊到雲層中，瞬間釋放出巨大能量。我們看到的閃電，聽到的雷聲就是這時產生的。

在雲層積累好電荷後，閃電先經過分叉的先導放電。當先導放電觸達地麵後，會引發回擊這便是我們熟知的閃電。視頻來源：MrNousia/wikipedia

但是，在閃電產生的前兩個環節上，依然有很多科學家不理解的細節。比如，在閃電電荷積累的階段，實驗室模擬顯示，雲層中冰晶和水滴之間的碰撞摩擦產生的電荷量僅能達到微庫侖量級（1庫倫=10?微庫侖），但實際雲層的電荷量可達庫侖量級。

在先導放電階段，近年來還有研究提出，閃電的先導放電並非完全由雲層電場導致，甚至還需要宇宙射線的幫助——宇宙射線會電離空氣形成初始的電力通道，降低空氣的絕緣極限，使雲層電場更容易擊穿空氣。

而最近兩個月，兩篇論文在這兩個環節都給出了一些階段性的進展，讓我們離完全理解閃電的機製更近了一步。

扭曲帶電的冰

第一篇論文來自西安交通大學的研究團隊，他們的研究最近發表於《自然·物理學》（Nature Physics）。他們首次發現冰具有撓曲電性——非均勻變形時會引起冰極化，進而產生電壓。也就是說，冰在彎曲時會產電。

為了驗證冰的撓曲電性，研究團隊精心製備了一條純水冰梁，通過動態機械分析儀（DMA）對樣品施加三點彎曲變形，並實時測量電荷響應。結果表明，冰確實會在彎曲時產電，並且撓曲點係數和典型的氧化物陶瓷如SrTiO?和TiO?相當。研究團隊還發現，在-113℃下，冰表麵還能出現一層薄薄的“鐵電”層，產生了鐵電性。

樣品製備及撓曲電表征。a，兩片電極和水層組成電容結構；b，對冰電容梁進行三點彎加載；c，示波器同步記錄位移和電荷；d，電極化與應變梯度呈線性關係。圖片來源：Wen, X., Ma, Q., Mannino, A. et al. Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice. Nat. Phys. (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-025-02995-6

這個發現對於雲層的電荷積累十分關鍵。自然界中的冰不具有壓電性，無法僅通過碰撞過程中的壓縮產生電荷，而撓曲電性則給出了新的可能——冰粒間的非均勻碰撞可能導致冰粒帶電。

研究團隊進一步建立了冰粒與霰粒在雷暴雲中碰撞產生電荷的撓曲電模型，模擬計算表明，冰粒單次碰撞產生的撓曲電極化電荷量，與與此前一係列風洞實驗測量的電荷轉移量相當。這表明冰的撓曲電性可能在雷電起源過程中扮演了重要角色。

冰-霰碰撞充電中的撓曲電貢獻。a，典型碰撞過程及電荷分離示意圖；b，接觸界麵附近的撓曲電極化；c，撓曲電極化電荷量（粉色帶區）與風洞實驗實測電荷量吻合。圖片來源：Wen, X., Ma, Q., Mannino, A. et al. Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice. Nat. Phys. (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-025-02995-6

當然，閃電起源這一宏大課題不可能由一項研究完全解答，仍有諸多疑問留待探索。比如，就算冰的撓曲電性可以解釋冰的帶電過程，但仍不能解釋實驗室模擬（微庫侖量級）和實際雲層帶電量（庫侖量級）的差異，需要更多放大機製才能解釋這一點。

來自太空的閃電

第二篇論文則來自《地球物理研究雜誌：大氣層》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres），美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊通過計算機模型發現，來自外太空的宇宙射線能通過連鎖反應引發閃電。

究竟是什麽引起了閃電最初的電離，有兩種相互競爭的理論。第一種是大氣靜電，該理論認為積雨雲的摩擦會將帶負電的電子從原子中分離出來，導致它們聚集在一起，直到使下方的粒子電離，從而引發分叉的先導放電。而在第二種理論中，引發先導放電的初始電離是由宇宙射線實現的。這些來自宇宙的高能粒子撞擊大氣層時，會引發電子雪崩，再通過一係列連鎖反應引發閃電。

在這項研究中，研究人員匯總了來自地麵傳感器、衛星和高空偵察機的數據，並將這些信息導入積雨雲的數學模型。結果模型的數據支持了宇宙射線的理論。顯示來自宇宙的高能質子會在大氣層中產生電子，這些電子會沿著電場線加速，並在撞擊大氣中的分子（如氮氣分子和氧氣分子）時產出更多電子，這會導致電子雪崩，產生觸發閃電的高能光子。

更讓人驚訝的是，這個模型還能解釋為什麽在閃電出現之前，會先出現伽馬射線和X射線。1994年，美國航空航天局（NASA）的康普頓伽馬射線天文台（CGRO）探測到了來自地球的伽馬射線，這顆天文衛星本來是用來觀測伽馬射線暴的，卻發現地球上的閃電也在產生伽馬射線。而這篇論文則發現，這些伽馬射線正是宇宙射線引發地球閃電的證據。

所以，閃電究竟是怎麽產生的，其實對科學家來說絕對算得上一個重大的未解之謎。人類也就一直這樣稀裏糊塗地過著日子。就算你對科學家的前沿進展不感興趣，至少你能通過這篇文章知道，世界上最長的閃電有829千米！