20億瓦特！一朵雷暴雲攜帶的電量超過世界上最強大的核電站！

聽雷色變，雷暴似乎就是天罰的代名詞。我們常常直觀地看到它的力量，比如被劈的焦黑的大樹，但是我們或許並不瞭解它擁有的真正力量，因為大多數人沒有靠近它的勇氣！

但是本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）就是一個例外，他就是避雷針的開創者。1752年，他在費城進行了震動世界的電風箏實驗：在雷電交加的情況下，把一把鑰匙系在風箏上，在雷暴中放飛風箏時，他很快就變成了一個插在地球上最強發電機上的電器，因為他利用風箏將大氣電收集到萊頓瓶中，使其充電，由此證明了他所提出的“閃電和靜電的同一性”的設想。

我相信富蘭克林和大多數人一樣，知道雷暴的威力是驚人的，但是卻沒有具體的數值。一個多世紀以來，研究人員一直試圖精確地估計雷雨雲的威力，但總是達不到——即使是最精密的機載感測器也不夠，因為雷雨雲太大，無法預測，無法測量。

但是來自印度Ooty的研究人員提出了一個令人震驚的新答案，在多虧了一些宇宙射線的幫助下，他們測出了雷雲中蘊含的爆炸能量！

據瞭解，研究小組利用一系列感測器測量電場和μ介子的強度，μ介子是一種重粒子，它們不斷地從地球高層大氣中落下，在經過物質時會衰變。2014年12月1日，研究小組測量了在Ooty上空翻滾18分鐘的一個巨大雷雲的電壓。研究人員發現，雲的平均電荷量約為1。3千兆伏，是10^9伏的1。3倍，大約是北美典型電源插座的1000萬倍，這個資料隨機引起了一片譁然！

這就解釋了為什麼雷雨雲具有如此大的破壞力，如果你把這麼大的能量應用在任何事情上，都會造成嚴重的破壞。

研究員古普塔和他的同事主要研究μ介子，即宇宙射線撞擊地球大氣中各種原子時產生的類電子粒子。這些粒子的自旋約為電子的一半，但重量是電子的200倍，它們非常善於穿透物質。只要有足夠的能量，從大氣中降落下來的介子可以在不到一秒的時間內深入海洋或地下數英里。

當有東西擋住了介子的路時，比如金字塔，介子就會失去能量。2018年初，科學家們在吉薩大金字塔周圍安裝了介子探測器，並測量了粒子的能量損失，從而發現了兩個此前不為人知的腔室。穿過金字塔石牆的介子比穿過空蕩蕩的大房間的介子損失更多的能量。這項研究結果同時幫助了研究人員在不涉足金字塔內部的情況下繪製出一幅新的金字塔內部地圖。

古普塔和他的同事使用了類似的方法來繪製Ooty雷雲內部的能量圖。與金字塔不同，穿過雲層的介子將面臨著一個洶湧的電場。

研究發現雷暴在頂部有一層正電荷，在底部有一層負電荷。如果一個帶正電荷的介子在雲從上層大氣降落時撞到雲上，它就會被排斥並失去能量。

研究人員使用一組介子探測感測器和四個分佈在幾英里內的電場監測器，測量了穿過雷雨雲的介子和沒有穿過雷雨雲的介子之間的平均能量下降。從這些能量損失中，研究小組能夠計算出這些粒子在雷雲中透過的電勢。

科學家們估計，雷雲在20世紀20年代可能具有十億伏特的能量，但直到現在才得到證實。

一旦研究人員知道了雲的電勢，他們就想更進一步，精確地測量雷雲在Ooty上空咆哮時所攜帶的能量。

利用廣泛分佈的電場監測儀的資料，研究小組填寫了有關了雷雲的一些重要細節，即在海拔11。4公里的高度這些雷雲以大約60公里/小時的速度移動，估計面積為380平方公里，面積約為曼哈頓的6倍，以及在出現6分鐘後達到最大電位。古普塔說，有了這些知識，研究人員最終能夠計算出雷暴帶來的能量約為20吉瓦，使這片單雲所攜帶的能量比世界上最強大的核電站還要強大。

古普塔說：“這裡儲存的能量足以滿足紐約市等城市26分鐘的電力需求。當然，前提是如果你能駕馭它的話。不過以目前的技術來看，這種可能性不大，因為這樣一場風暴所消耗的能量如此之高，可能會融化任何導體。

儘管如此，雷暴強大的潛在威力可能有助於解開古普塔和他的同事幾十年來一直在追問的一個宇宙之謎：為什麼衛星有時會探測到從地球大氣中噴射出來的高能伽馬射線，而它們本應從太空中降落？

古普塔說，如果雷暴確實能產生比1吉伏特（gigavolt，一單位為10億伏特）更大的電勢，它們還能使電子加速到足以分裂大氣中的其他原子，從而產生伽馬射線閃光。當然，這種解釋需要更多的研究來驗證其準確性。