科学家已充分理解闪电主要放电过程，但未完全厘清闪电“如何开始”，直到最近，宾州州立大学团队通过数学模型揭开引发闪电的一系列强大连锁反应，终于知道雷云中触发闪电的第一道火花。
云的类型变化多端，但多数云（如卷云、高积云、层云）仅是天空点缀，顶多带来降水，特定类型云才会产生闪电与雷声，比如积雨云。
过去，科学家已充分理解普通云如何变成雷云，后者内部剧烈的上升/下降气流使水滴、冰晶、过冷水滴、冰雹猛烈碰撞、摩擦，导致云内电荷如何分离，为闪电的出现创造先决条件。
科学家知道闪电是条温度极高的电浆信道，核心温度可达30,000 ℃，比太阳表面热好几倍；我们也完全理解雷声成因：闪电瞬间加热周围空气使其剧烈膨胀产生冲击波，形成我们听到的雷声。
但科学家不懂如何“触发”闪电，过去测量到的云中电场强度通常只有所需电场强度十分之一，第一道火花如何在电场不够强的情况下产生？主要理论有二，一是来自外太空的高能粒子穿过云层，产生初始电离路径，像“种子”一样触发闪电，二是冰粒微观尺度上存在比宏观平均电场强的局部电场，足以触发初始放电。
用比喻来讲，我们就像懂汽车的技师，知道引擎如何运行、可以解释汽车为何能发动，但不完全确定点燃引擎的那一下火花在最根本层面如何产生。
现在，宾州州立大学团队通过数学建模首次精确解释闪电在自然界如何发生：由于雷云内强电场加速电子，这些电子撞击氮、氧分子产生X射线引发大量电子“雪崩”，电子将能量传递到更多电子并释放高能光子，最终导致闪电产生。
新模拟结果还为雷云内X射线、无线电排放提供完整解释，以及为什么有些伽马射线闪光会从看起来很昏暗的源头出现，不仅有助我们更理解闪电运行原理，也能改善气候和天气预测模型。
（首图来源：AI生成）
