世界最长闪电可达829千米，能从东方明珠劈到河南

每当看到闪电时，我都会在心中默默数秒，直到听到轰隆的雷声后，再将秒数乘以音速（约340米/秒），得出闪电发生的距离。比如看到闪电后3秒听到雷声，就意味着闪电距离你1千米左右。

但无论你算出的距离多远，只要你能听到雷声，几乎就意味着你在闪电的“攻击范围”之内——闪电的长度实在是太长了，在雷暴天气中需要尽快进入室内躲避。但闪电究竟可以有多长呢？今年7月31日，世界气象组织（WMO）宣布了一项新的世界纪录——目前人类已知最长的闪电，长度可达829千米。

最长闪电

这次闪电发生在2017年10月，从美国得克萨斯州东部一直延伸到堪萨斯城附近。这次闪电被美国国家海洋和大气管理局的地球同步卫星环境业务卫星（Geostationary Operational Environmental Satellite，GOES-16）捕捉到了，但并没有被自动程序识别。美国佐治亚理工学院强风暴研究中心（Severe Storms Research Center）的大气科学家迈克尔·彼得森（Michael Peterson）在重新分析2017年的卫星数据时，才发现了这次创纪录的闪电。



图片来源：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,

彼得森与同事结合卫星技术和地面闪电定位网络（记录闪电产生的无线电信号的传感器网络），测量出这次闪电的长度为829千米，误差范围为±8千米。这次闪电持续了7秒的时间，整个过程内产生了超过116次次级闪电。事实上，当时美国中部正在发生一场大规模雷暴，而美国大平原（Great Plains）的中南部是世界上少数容易出现巨大雷暴复合体的热点地区。在这次闪电之前，最长的闪电记录也发生在美国南部，是2020年4月29日的一次闪电，长度可达可达768±8千米。

为了直观的理解829千米有多长，我们借用一个稍有些过气的梗解释一下：从上海到郑州的直线距离是830千米左右。如果东方明珠是一个“防御塔”，并且以闪电作为攻击方式的话，这道闪电能直接打到雪王“老家”。



世界最长闪电可达829千米，相当于从上海到郑州的距离。

除了最长闪电的记录之外，世界气象组织还有其他很多关于闪电的极端纪录。

持续时间最长的闪电在2020年6月18日发生在乌拉圭和阿根廷北部的雷暴期间，单次闪电持续时间最长为 17.102 ± 0.002 秒。

最致命的直接雷击是津巴布韦1975年的一次闪电，闪电击中了一间小屋，直接导致屋内21人遇难，当时他们正在屋内躲避雷暴——具有电线、管道的坚固建筑物才能防止雷击，公交站等建筑并不能保证安全。如果在室外，全封闭且具有金属顶的车辆内部也是相对安全的场所。

最致命的间接雷击是埃及1994年的一次闪电，闪电引发了油罐事故，燃烧的石油淹没城镇，导致469人死亡。

但就算闪电这么危险，科学家对闪电的成因至今仍不够了解。

未解之谜：闪电

目前，科学家对闪电产生的大致框架已经相对了解。首先是让云层带上电荷。积雨云内部的冰晶、水滴等在气流作用下剧烈碰撞、摩擦或冻结，导致云层带电。通常云层上方带正电荷、中下方带负电荷，底部还会因为和地面的静电感应产生一小块正电荷区。云层之间、积雨云和地面之间由此产生了强电场。

然后是先导放电。当电场的强度超过空气的绝缘极限时，云层中的电荷就会以先导放电的形式向地面延伸。这是一种微弱、不发光（或发弱光）的闪电，路径充满随机性且呈分叉状。

当这些分叉的先导放电抵达地面时，就会引发我们熟知的闪电。地面的电荷会沿着先导通道的某一支逆向回击到云层中，瞬间释放出巨大能量。我们看到的闪电，听到的雷声就是这时产生的。



在云层积累好电荷后，闪电先经过分叉的先导放电。当先导放电触达地面后，会引发回击这便是我们熟知的闪电。视频来源：MrNousia/wikipedia

但是，在闪电产生的前两个环节上，依然有很多科学家不理解的细节。比如，在闪电电荷积累的阶段，实验室模拟显示，云层中冰晶和水滴之间的碰撞摩擦产生的电荷量仅能达到微库仑量级（1库伦=10?微库仑），但实际云层的电荷量可达库仑量级。

在先导放电阶段，近年来还有研究提出，闪电的先导放电并非完全由云层电场导致，甚至还需要宇宙射线的帮助——宇宙射线会电离空气形成初始的电力通道，降低空气的绝缘极限，使云层电场更容易击穿空气。

而最近两个月，两篇论文在这两个环节都给出了一些阶段性的进展，让我们离完全理解闪电的机制更近了一步。

扭曲带电的冰

第一篇论文来自西安交通大学的研究团队，他们的研究最近发表于《自然·物理学》（Nature Physics）。他们首次发现冰具有挠曲电性——非均匀变形时会引起冰极化，进而产生电压。也就是说，冰在弯曲时会产电。

为了验证冰的挠曲电性，研究团队精心制备了一条纯水冰梁，通过动态机械分析仪（DMA）对样品施加三点弯曲变形，并实时测量电荷响应。结果表明，冰确实会在弯曲时产电，并且挠曲点系数和典型的氧化物陶瓷如SrTiO?和TiO?相当。研究团队还发现，在-113℃下，冰表面还能出现一层薄薄的“铁电”层，产生了铁电性。



样品制备及挠曲电表征。a，两片电极和水层组成电容结构；b，对冰电容梁进行三点弯加载；c，示波器同步记录位移和电荷；d，电极化与应变梯度呈线性关系。图片来源：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

这个发现对于云层的电荷积累十分关键。自然界中的冰不具有压电性，无法仅通过碰撞过程中的压缩产生电荷，而挠曲电性则给出了新的可能——冰粒间的非均匀碰撞可能导致冰粒带电。

研究团队进一步建立了冰粒与霰粒在雷暴云中碰撞产生电荷的挠曲电模型，模拟计算表明，冰粒单次碰撞产生的挠曲电极化电荷量，与与此前一系列风洞实验测量的电荷转移量相当。这表明冰的挠曲电性可能在雷电起源过程中扮演了重要角色。



冰-霰碰撞充电中的挠曲电贡献。a，典型碰撞过程及电荷分离示意图；b，接触界面附近的挠曲电极化；c，挠曲电极化电荷量（粉色带区）与风洞实验实测电荷量吻合。图片来源：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

当然，闪电起源这一宏大课题不可能由一项研究完全解答，仍有诸多疑问留待探索。比如，就算冰的挠曲电性可以解释冰的带电过程，但仍不能解释实验室模拟（微库仑量级）和实际云层带电量（库仑量级）的差异，需要更多放大机制才能解释这一点。

来自太空的闪电

第二篇论文则来自《地球物理研究杂志：大气层》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres），美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队通过计算机模型发现，来自外太空的宇宙射线能通过连锁反应引发闪电。

究竟是什么引起了闪电最初的电离，有两种相互竞争的理论。第一种是大气静电，该理论认为积雨云的摩擦会将带负电的电子从原子中分离出来，导致它们聚集在一起，直到使下方的粒子电离，从而引发分叉的先导放电。而在第二种理论中，引发先导放电的初始电离是由宇宙射线实现的。这些来自宇宙的高能粒子撞击大气层时，会引发电子雪崩，再通过一系列连锁反应引发闪电。

在这项研究中，研究人员汇总了来自地面传感器、卫星和高空侦察机的数据，并将这些信息导入积雨云的数学模型。结果模型的数据支持了宇宙射线的理论。显示来自宇宙的高能质子会在大气层中产生电子，这些电子会沿着电场线加速，并在撞击大气中的分子（如氮气分子和氧气分子）时产出更多电子，这会导致电子雪崩，产生触发闪电的高能光子。

更让人惊讶的是，这个模型还能解释为什么在闪电出现之前，会先出现伽马射线和X射线。1994年，美国航空航天局（NASA）的康普顿伽马射线天文台（CGRO）探测到了来自地球的伽马射线，这颗天文卫星本来是用来观测伽马射线暴的，却发现地球上的闪电也在产生伽马射线。而这篇论文则发现，这些伽马射线正是宇宙射线引发地球闪电的证据。

所以，闪电究竟是怎么产生的，其实对科学家来说绝对算得上一个重大的未解之谜。人类也就一直这样稀里糊涂地过着日子。就算你对科学家的前沿进展不感兴趣，至少你能通过这篇文章知道，世界上最长的闪电有829千米！