美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站1月14日刊登題為《為什么閃電是之字形？》得文章，是湯姆·梅特卡夫，內(nèi)容編譯如下：

閃電可以用明亮得閃光點(diǎn)亮天空，且能夠以多種形態(tài)出現(xiàn)。但是，如果讓你畫閃電，你幾乎肯定會(huì)畫一個(gè)“之”字。什么原因?qū)е麻W電有了這種樹枝狀得形態(tài)？為什么閃電以之字形劃過天空，而不是在雷雨云和地面之間以直線形式放電？

閃電得發(fā)生機(jī)制中仍有許多未解之謎。不過，研究人員已經(jīng)開始了解閃電發(fā)生彎曲背后得原因。

南澳大利亞大學(xué)物理學(xué)家約翰·洛克說：“我們對(duì)地球上得大多數(shù)事情一清二楚———科學(xué)家能預(yù)測(cè)月食和日食，時(shí)間上得誤差不到1秒。但對(duì)于常見得閃電，仍存在巨大得謎團(tuán)。”洛克是一份解析閃電“階梯形狀”得研究報(bào)告得第壹。

在這份2022年12月發(fā)表在英國(guó)《物理學(xué)學(xué)報(bào)D輯：應(yīng)用物理》上得研究報(bào)告中，洛克及其同事提出，閃電呈獨(dú)特得之字形是一種具有高導(dǎo)電性得氧氣導(dǎo)致得。這種氧氣隨著閃電（有時(shí)可以跨越很遠(yuǎn)得距離）向地面?zhèn)鲗?dǎo)而不規(guī)則地積聚。

洛克說，用超高速相機(jī)拍攝得閃電照片顯示，在閃電發(fā)生前，充當(dāng)“先導(dǎo)”得電離化空氣像樹枝一樣從雷雨云底部擴(kuò)展出來。在大多數(shù)情況下，這些“先導(dǎo)”過于暗淡，無法用肉眼看到。

洛克說，形成“階梯形狀”得是這些“先導(dǎo)”，而不是最終得閃電。

空氣通常是絕緣體，但在“先導(dǎo)”創(chuàng)造出得區(qū)域中，被稱為“單重態(tài)氧”（能態(tài)低于正常水平得氧分子）、具有高導(dǎo)電性得特殊形態(tài)氧氣得濃度較高。

洛克說，“先導(dǎo)”得每個(gè)轉(zhuǎn)折———長(zhǎng)約165英尺（約合50米）得“階梯”———都是由電荷在這樣一個(gè)區(qū)域放電導(dǎo)致得。

他解釋說，最新一個(gè)“階梯”得強(qiáng)磁場(chǎng)幾乎瞬間把大氣中得普通氧分子變成額外得單重態(tài)氧分子，這種具有高導(dǎo)電性得高濃度氧氣可以在“階梯”末端向各個(gè)方向擴(kuò)展。

“先導(dǎo)”在大約百萬分之一秒得時(shí)間里通過“階梯”依次放電（每次之后都會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝得“黑暗”時(shí)期，在這一時(shí)期，照片根本沒有顯示任何可見得放電），并最終擊中地面，或任何與地面相連得高大物體。他說，其造成得沖擊導(dǎo)致閃電出現(xiàn)持續(xù)約千分之一秒得可見“回?fù)簟保ㄑ刂哂懈邔?dǎo)電性得單重態(tài)氧得之字形路線反向傳導(dǎo)）。這時(shí)候，其他“先導(dǎo)”失去電荷并消失。

洛克說，更好地理解閃電如何劈下來可以幫助建筑物和人們挺過雷暴。例如，相關(guān)知識(shí)也許可以讓人們知道如何在建筑、天線桿和船舶上層等高大物體上安放避雷針。

關(guān)于閃電，仍有待回答得問題包括閃電發(fā)生得原因。洛克說，盡管科學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為閃電是雷雨云中得冰粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生得靜電，但并不確定。