教科书中的闪电理论可能有误
    关于闪电的形成，科普读物和教科书里的常规解释是：闪电是被禁闭在一个导电区域内的电荷的释放。积雨云中的冰晶颗粒相互碰撞，产生了电场。积雨云云底通常携带负电荷，这些负电荷的积聚，使地面感应出相应的正电荷。当云体与云体间、云体内部、云体与地面间或云体与空气间的电势差大到一定程度时，两者之间的空气被电离，成为可导电的区域。电能就在云层和地面之间，或者在带有相反电荷的云层之间释放，形成闪电。
    但是，这种解释有个漏洞：空气只有在电场强度达到约2500千伏/米时，才会出现自发电离。几个世纪以来，人们用了一些十分危险的方法，诸如利用风筝、气球和飞机等，来测量积雨云中的电场强度。比如，1752年，本杰明·富兰克林把一只风筝放到积雨云中，证实风筝被充了电。1753年，一位俄国科学家在试图重复富兰克林的风筝试验时被雷电击毙。但是，人们一直没有探测到积雨云中的电场强度能够达到使空气分子电离的程度，所测量到的典型的电场强度是100-400千伏/米，只有所需电场强度的十分之一。
    一些人对此解释说，研究人员只是没有测到电场强度{zg}的小块区域。比如，在北美中部广阔的大平原上空，积雨云可达到10千米厚，面积可达10万平方千米。即使相对较小的积雨云，其面积也有2500平方千米。所以，强电场区域有可能存在于检测设备远远达不到的地方。不过，现在越来越多的人认为，之所以没有观测到强电场区域，是因为这种区域根本不存在。

“逃逸击穿”理论：宇宙射线引发闪电
    1992年，莫斯科列别捷夫物理研究所的阿列克斯·古尔维奇提出，宇宙射线或许是引发闪电的因素。在宇宙射线撞击地球大气层时，射线粒子可能会撞击到单个空气分子，致使其离子化，同时产生高能电子。在积雨云附近的电场中，这种电子能够被加速到接近光速的速度，撞击其他空气分子，使其离子化，由此通过链式反应产生越来越多的电子。电子的雪崩式增加，使空气在某个路径上不断发生电离，积雨云中积聚的电荷便夺路而逃。古尔维奇称这种现象为“逃逸击穿”。
    最初，人们只是把这种理论当成一种标新立异的假设。近年来，“逃逸击穿”理论成为了主流观点。因为该理论认为，积雨云只需较小的电场强度，大约300千伏/米，就可以启动闪电，而这正和通常探测到的积雨云中的电场强度相吻合。
    以接近光速运动的电子，会发射X射线和γ射线，如果能从闪电中探测到X射线和γ射线，就可证实该理论。2001年，美国新墨西哥州矿业技术学院的查理·摩尔和他的同事，发现了支持“逃逸击穿”理论的{sg}证据。他们探测到了闪电在空中的通道内有X射线存在。闪电以树枝状蜿蜒前行，每一个直线距离是50-100米。每走完一段后，会有50毫秒的停顿。通常闪电前端带负电荷，但在闪电接近地面时，地面的正电荷会聚集到一点并被吸引向上。当两者相遇时，地面和天空就构成了通路，一次划破天际的闪电最终产生。
    几年来，一直被当作奇闻报道的“闪电会发出X射线”，因为摩尔的测量结果，而引起了研究人员的极大兴趣。美国国际闪电研究和试验中心的德维尔认为，摩尔的观测结果让很多人相信，闪电的确伴随着某种能量辐射。但是，还不能确认那不是一次错误的记录，所以还需要进一步的证实。
    于是，德维尔及其同事开始采用不同的方法来检验这个理论。他们利用向积雨云发射火箭的方法来引发闪电。这比等待闪电自然发生要好一些，因为一个夏天也许只有几次闪电发生在能够进行观测的足够近的地方。2002年，他们开始用X射线探测器对人为引发的闪电进行检测，结果让他们感到惊讶。整个夏天他们捕捉到了37次闪电，其中31次测量到了X射线。
    有了最初的观测结果后，研究人员改进了X射线的测量方法，2004年夏天，他们记录到了微秒时间内的X射线爆发，能量达到大约15万电子伏特。这个能量与电子在雪崩式激增时走过大约50米距离所发出的能量相一致，而这个距离刚好是闪电蜿蜒前行时的一段直线距离。这个结果令人兴奋。闪电的步进过程决定了它会向何处移动，如何出现分叉。但是，步进过程一直十分神秘，没有人清楚地了解它是如何发生的，为什么会那样。而“逃逸击穿”理论对此给出了解释：电荷在空气中的一段短距离内建立起电场，直到促发击穿，随后电荷又运动到下一处，重新建立电场。

宇宙射线是引发闪电的惟一因素吗？
    然而，就在有利于“逃逸击穿”理论的证据不断增多时，又出现了一些节外生枝的事情。2005年2月，美国密西西比大学的托马斯·马歇尔和他的同事，发表了一系列在新墨西哥州多雷暴的山区进行的气球测量结果。他们把闪电发生的时间和位置，与积雨云中的气球携带的电场测量仪测量的数据进行了比较。结果发现，有两次闪电刚好发生在本地电场达到逃逸击穿的时刻，即达到281千伏/米。但是，有一次闪电却足足等待了40秒钟后，闪电才击向地面。为什么会发生这样的延迟呢？也许这是在等待一次能量更大的宇宙射线来促发闪电。由此提出了一个“逃逸击穿”理论无法解释的主要问题：如果逃逸击穿是由宇宙射线促发的，宇宙射线的能量该达到多大才能起到这样的作用？
    古尔维奇在2003年提出，宇宙粒子的能量至少要达到10^16电子伏特。但是，具有这样能量的宇宙射线，在地球1平方千米的范围内，每50秒钟才会发生一次。这难以解释世界上闪电发生的频繁程度。当德维尔再次仔细审视2002年到2004年从闪电通道内记录到的X射线能量时，他发现与逃逸电子有关的能量只有古尔维奇预测的宇宙射线能量的二十分之一。“这让人感到困惑。”马歇尔说。不过，德维尔的观测结果只适用于在闪电通道内对X射线进行的测量；而古尔维奇的宇宙射线能量预测或许适用于在积雨云上部逃逸击穿开始发生的时候。
    2003年夏天，德维尔还记录到了比X射线能量更大的γ射线，来自发生闪电的云层上部。这种高能辐射事件与古尔维奇的预测相当吻合。人们已经对云层中的γ射线爆发进行过详细研究，因为人造卫星可以从上空对其进行观测。美国于2002年2月发射了一颗γ射线观测卫星。一个研究小组利用这颗卫星进行的观测表明，在地球大气层中每天可以观测到大约50次γ射线爆发，其中很多都具有10^16电子伏特的能量，符合古尔维奇所预测的能量要求。
    最初研究闪电的人们只是对γ射线闪光感兴趣。他们认为这些闪光与另一种神秘的闪电有关，他们称之为“精灵闪电”。这些隐约的闪光在海拔为40-90千米的高空中闪耀，而积雨云只有10-16千米。
    美国杜克大学的“精灵闪电”研究者史蒂夫·加莫尔，把γ射线观测卫星得到的结果，与他在北卡罗莱纳州的达勒姆观测站探测到的云层下部射频辐射数据进行了比较。结果发现他探测到的闪电发生的时间和地点，与γ射线观测卫星在高处观测到的γ射线信号的发生是重合的，而且有26例与“精灵闪电”无关。这些γ射线看来是积雨云的上部，而不是更高的“精灵闪电”出现的地方。显然，这些γ射线和闪电最初的发生有关系。但是，其中还是有些疑问，比如γ射线出现的次数与地球上闪电的活动不成比例。
    不过，研究人员还是确信，闪电是由某种逃逸击穿引起的，这种现象可以由进入云层上部的宇宙射线激发。但是，迄今为止，研究人员还无法确认，自然发生的逃逸击穿现象，是否都是由宇宙射线激发的。
    美国新墨西哥州矿业技术学院的研究人员认为，只要他们能够表明闪电和由宇宙射线激发的粒子流发生在同一地点，他们就找到了确凿的证据。为了进行这样的观测，研究人员需要在野外建立观测站，在观测闪电的同时，探测由宇宙射线引发的带电粒子流。古尔维奇和他的同事在哈萨克斯坦建立了一个这样的观测站，德维尔和他的同事则把32个分散在方圆1平方千米的射电望远镜的探测能力结合起来，观测X射线和带电粒子流的发生。
    或许闪电形成的真相即将被彻底揭开，或许科学家们还会碰到更为复杂的问题。