闪电为什么成锯齿状

【美国《发现》月刊４月号文章】为什么闪电以锯齿的形状出现？关于这一古老的谜题，一个由美国与俄罗斯专家组成的联合研究小组提出了新的解释。这个小组说，闪电的锯齿形是由于宇宙射线的作用所引起的。这些宇宙射线是从银河系的各个角落射向地球的高能质子和其他核粒子。
在雷暴酝酿时，云层内部形成电场，正电荷聚集在云层顶部，负电荷聚集在底部。传统的理论认为，这个电场最终把电子加速到很高的能量，使它们与空气分子相撞，释放出更多的电子。位于云层下面的电子受到云层底部聚集的负电荷的排斥之后，像瀑布那样往下坠落。在离地面数百米的高度，流动着的正电荷上行与电子相遇。随着这个巨型“电路”的接通，强烈的电流把空气加热到数万度的高温，产生出耀眼的闪电。
但是，这种传统的理论无法解释闪电为什么沿着锯齿形路径前进。美国国立洛斯阿拉莫斯实验所的空间等离子体物理学家罗伯特
·鲁塞尔—迪普雷说，关于闪电的另一个问题是，“在雷暴过程中测得的电场强度是把低能量电子加速至产生电子瀑布所必需的强度的十分之几”。换句话说，单是雷电云中的电场似乎不具备足以产生闪电的能量。
鲁塞尔—迪普雷和他的同事认为，宇宙射线进入了雷电云。大量的宇宙射线从四面八方不断地轰击地球。当宇宙射线与空气分子相撞时，空气分子释放出电子——这种电子从一开始就具有很高的能量。鲁塞尔—迪普雷说，把这样的电子加速到能够使空气分子放出电子，雷电云中的电场是可以胜任的。
现在来看看闪电锯齿的形成。电子瀑布落下两、三百米之后会自动散开（由于电子的相互排斥）或趋于平静。任何一种情况下，它都会变成一团静止的电子云。大约１５００万分之一秒之后，附近的另一个空气分子受到宇宙射线的轰击，放出高能电子，该电子受电子云的排斥而得到加速。结果导致第二个电子瀑布。接着是第三个、第四个——每个电子瀑布都朝着随机的方向运动，于是便出现一个接一个的“锯齿”。