少年雷電物理學家養(yǎng)成記

雷電，是大氣中發(fā)生的超強、超長的火花放電現(xiàn)象，通常在雷雨云的情況下出現(xiàn)，發(fā)生頻繁且非常壯觀。自從本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin，美國科學家、政治家）用風箏實驗揭開了雷電的秘密，人類就在不斷探索這一高功率放電現(xiàn)象的物理機制和對我們生活的影響。

“玩”電的少年

興趣是最好的導師。小時候的我就對收音機、鬧鐘等使用電池驅(qū)動的小設備感興趣，也因此擁有了一個喜歡“折騰”的童年，鍛煉了自己的動手能力。

1998年，我以第一志愿考入中國科學技術大學地球和空間科學學院，迎接我的第一門地球科學領域?qū)I(yè)課是《地球和空間科學概論》，我以球形閃電作為課程調(diào)研大作業(yè)的主題。這是一種呈圓球形、通常在近地空活動的閃電。當時，國內(nèi)外還沒有關于它的確鑿觀測證據(jù)。2012年，西北師范大學袁萍課題組在青海省做野外觀測時，首次獲得了球形閃電的視頻觀測記錄，并以光譜觀測數(shù)據(jù)分析了這種現(xiàn)象的形成過程，一定程度上支持了“球形閃電的產(chǎn)生與土壤中的成分有關”的理論。

大學期間，我系統(tǒng)地學習了《電磁學》和《電動力學》——如果想要深入研究雷電，這兩門課非常重要。因為雷電物理研究主要關注的是地球大氣中瞬時的放電發(fā)光現(xiàn)象，從能量角度看，雷電物理研究的很多現(xiàn)象都是地球系統(tǒng)同外界行星際空間之間的能量傳輸過程，而研究的核心內(nèi)容之一就是研究脈沖放電的物理過程，及其產(chǎn)生的不同時空尺度的電磁效應。

求索的青年

大學最后一年，我進入雷電遙感實驗室，學習更多有關雷電物理的專業(yè)知識，并了解到了中高層放電現(xiàn)象（指對流層之上的大氣區(qū)域產(chǎn)生的一系列特殊的短時放電和發(fā)光現(xiàn)象，如“紅色精靈”“藍色噴流”“淘氣精靈”等）這個國際前沿研究領域。我決心遠渡重洋開啟新的求學生涯。

在大洋彼岸攻讀物理學博士期間，我繼續(xù)利用閑暇時間做中高層放電現(xiàn)象的研究工作，這也使得我能進入相關的課題組開展博士后研究，先后在閃電高能輻射、巨大噴流和“紅色精靈”（相關知識可詳見《知識就是力量》2021年9月刊）研究等領域取得了一些較有影響力的成果。更重要的是，基于大學期間學到的一些電磁學基礎理論知識，我改進了低頻磁場傳感器（一種用于檢測和測量低頻磁場信號的設備）的設計方法，這對我今后的研究工作起到了重要的作用。

每個人的成長經(jīng)歷都是不同的，以興趣引導自己的人生規(guī)劃，讓主動性保持自己學習的勁頭，有了感興趣的研究方向后，一定要想辦法堅持下去，我相信機會總會留給有準備的人。

“電閃雷鳴”的未來

完成博士后研究后，我回國繼續(xù)開展中高層放電現(xiàn)象研究，同時還接觸了人工引雷（相關知識可詳見《知識就是力量》2021年10月刊），并將高靈敏度低頻磁場測量的技術應用到人工引雷綜合測量中，發(fā)現(xiàn)了一些前人在觀測中沒有注意到的現(xiàn)象。2019年，我如愿回到曾經(jīng)學習的中國科學技術大學，成為一名教師，將自己這些年得到的知識再傳授給學生們。

這些年，臨近空間（距地面20～100千米的空間區(qū)域，包括大氣平流層區(qū)域、中間大氣層區(qū)域和部分電離層區(qū)域）的研究越來越重要，它與國防領域息息相關，是國際合作與競爭的新空域，而雷暴在中高層大氣中引發(fā)的諸多影響正在成為基礎研究的焦點。

雷電物理研究是一門交叉學科，想要從事相關領域的工作，需要你在中小學階段打下比較扎實的數(shù)學、物理和化學知識基礎，并對自然科學有濃厚的好奇心。同時，希望你擁有服務社會、報效祖國和人民的情懷，這正是我漫長求學路上的持久動力。

地球和空間科學研究的目的是了解整個地球體系中各個環(huán)節(jié)之間的相互關系，這些關系會受到許多元素的影響，是一個對復雜體系的研究工作，因此非常需要從系統(tǒng)的角度出發(fā)去看問題。民族的發(fā)展正需要我們，相信有朝一日，你也會進入這一領域，和我一起“追逐”雷電。

（責任編輯 / 牛一名" 美術編輯 / 胡美巖）