複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

閃電

(自然現象)

編輯 鎖定
閃電是雲與雲之間、雲與地之間或者雲體內各部位之間的強烈放電現象(一般發生在積雨雲中)。
通常是暴風雲(積雨雲)產生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產生陽電荷,如影隨形地跟着雲移動。正電荷和負電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建築物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有負電的雲層相遇;負電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。最後正負電荷終於克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿着一條傳導氣道從地面直向雲湧去,產生出一道明亮奪目的閃光。
一道閃電的長度可能只有數百米(最短的為100米),但最長可達數千米。閃電的温度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等於太陽表面温度的3~5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速,因此形成波浪併發出聲音。
中文名
閃電
外文名
lightning [1] 
類    別
自然現象
形成原因
積雨雲

閃電發生過程

編輯
冰雹雲中的閃電 冰雹雲中的閃電
如果我們在兩根電極之間加很高的電壓,並把它們慢慢地靠近。當兩根電極靠近到一定的距離時,在它們之間就會出現電火花,這就是所謂“弧光放電”現象。
雷雨雲所產生的閃電,與上面所説的弧光放電非常相似,只不過閃電是轉瞬即逝,而電極之間的火花卻可以長時間存在。因為在兩根電極之間的高電壓可以人為地維持很久,而雷雨雲中的電荷經放電後很難馬上補充。當聚集的電荷達到一定的數量時,在雲內不同部位之間或者雲與地面之間就形成了很強的電場電場強度平均可以達到幾千伏特/釐米,局部區域可以高達1萬伏特/釐米。這麼強的電場,足以把雲內外的大氣層擊穿,於是在雲與地面之間或者在雲的不同部位之間以及不同雲塊之間激發出耀眼的閃光。這就是人們常説的閃電。
閃電 閃電
肉眼看到的一次閃電,其過程是很複雜的。當雷雨雲移到某處時,雲的中下部是強大負電荷中心,雲底相對的下墊面變成正電荷中心,在雲底與地面間形成強大電場。在電荷越積越多,電場越來越強的情況下,雲底首先出現大氣被強烈電離的一段氣柱,稱梯級先導。這種電離氣柱逐級向地面延伸,每級梯級先導是直徑約5米、長50米、電流約100安培的暗淡光柱,它以平均約150000米/秒的高速度一級一級地伸向地面,在離地面5~50米左右時,地面便突然向上回擊,回擊的通道是從地面到雲底,沿着上述梯級先導開闢出的電離通道。回擊以5萬公里/秒的更高速度從地面馳向雲底,發出光亮無比的光柱,歷時40微秒,通過電流超過1萬安培,這即第一次閃擊。相隔百分之幾秒之後,從雲中一根暗淡光柱,攜帶巨大電流,沿第一次閃擊的路徑飛馳向地面,稱直竄先導,當它離地面5~50米左右時,地面再向上回擊,再形成光亮無比光柱,這即第二次閃擊。接着又類似第二次那樣產生第三、四次閃擊。通常由3~4次閃擊構成一次閃電過程。一次閃電過程歷時約0.25秒,在此短時間內,窄狹的閃電通道上要釋放巨大的電能,因而形成強烈的爆炸,產生衝擊波,然後形成聲波向四周傳開,這就是雷聲或説“打雷”。

閃電化學反應

編輯
1.閃電時,可以使大氣空中的氧氣化學合鍵發生改變,生成極少量的臭氧
2.可以讓氧氣和氮氣化合生成一氧化氮,這是天然固氮的一種重要形式。
3.3H2+N2=2NH3

閃電基本特性

編輯

閃電閃電結構

閃電 閃電
被人們研究得比較詳細的是線狀閃電,我們就以它為例來講述閃電的結構。
閃電 閃電
閃電是大氣中脈衝式的放電現象。一次閃電由多次放電脈衝組成,這些脈衝之間的間歇時間都很短,只有百分之幾秒。脈衝一個接着一個,後面的脈衝就沿着第一個脈衝的通道行進。現在已經研究清楚,每一個放電脈衝都由一個“先導”和一個“回擊”構成。第一個放電脈衝在爆發之前,有一個準備階段——“階梯先導”放電過程:在強電場的推動下,雲中的自由電荷很快地向地面移動。在運動過程中,電子與空氣分子發生碰撞,致使空氣輕度電離併發出微光。第一次放電脈衝的先導是逐級向下傳播的,像一條發光的舌頭。開頭,這光舌只有十幾米長,經過千分之幾秒甚至更短的時間,光舌便消失;然後就在這同一條通道上,又出現一條較長的光舌(約30米長),轉瞬之間它又消失;接着再出現更長的光舌……光舌採取“蠶食”方式步步向地面逼近。經過多次放電—消失的過程之後,光舌終於到達地面。因為這第一個放電脈衝的先導是一個階梯一個階梯地從雲中向地面傳播的,所以叫作“階梯先導”。在光舌行進的通道上,空氣已被強烈地電離,它的導電能力大為增加。空氣連續電離的過程只發生在一條很狹窄的通道中,所以電流強度很大。
當第一個先導即階梯先導到達地面後,立即從地面經過已經高度電離了的空氣通道向雲中流去大量的電荷。這股電流是如此之強,以至空氣通道被燒得白熾耀眼,出現一條彎彎曲曲的細長光柱。這個階段叫作“回擊”階段,也叫“主放電”階段。階梯先導加上第一次回擊,就構成了第一次脈衝放電的全過程,其持續時間只有百分之一秒。
第一個脈衝放電過程結束之後,只隔一段極其短暫的時間(百分之四秒),又發生第二次脈衝放電過程。第二個脈衝也是從先導開始,到回擊結束。但由於經第一個脈衝放電後,“堅冰已經打破,航線已經開通”,所以第二個脈衝的先導就不再逐級向下,而是從雲中直接到達地面。這種先導叫作“直竄先導”。直竄先導到達地面後,約經過千分之幾秒的時間,就發生第二次回擊,而結束第二個脈衝放電過程。緊接着再發生第三個、第四個……直竄先導和回擊,完成多次脈衝放電過程。由於每一次脈衝放電都要大量地消耗雷雨雲中累積的電荷,因而以後的主放電過程就愈來愈弱,直到雷雨雲中的電荷儲備消耗殆盡,脈衝放電方能停止,從而結束一次閃電過程。

閃電閃電頻率

王者氣息
王者氣息(19張)
就在你閲讀這篇文章的時候,世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。它們每秒鐘約發出600次閃電,其中有100次襲擊地球。
閃電可將空氣中的一部分氮變成氮化合物,借雨水衝下地面。一年當中,地球上每一公頃土地都可獲得幾公斤這種從高空來的免費肥料。
烏干達首都坎帕拉和印尼的爪哇島,是最易受到閃電襲擊的地方。據統計,爪哇島有一年竟有300天發生閃電。而歷史上最猛烈的閃電,則是1975年襲擊津巴布韋鄉村烏姆塔裏附近一幢小屋的那一次,當時死了21個人。

閃電電荷流向

襲擊地面的雲地閃電為正閃電(擊)和負閃電(擊),雲中正電荷對地的放電稱為正閃電,雲中負電荷對地的放電稱為負閃電。正閃電時電流由雲流向地面,負閃電時電流由地面流向雲。即正閃電是正電荷由雲流向地球,負閃電是負電荷由雲流向地球。在雲地閃電中,絕大多數是負閃電 [2]  ,負閃電其電流峯值以20~50kA居多,而正閃電比負閃電猛烈,其電流幅值往往在100kA以上 [3] 

閃電基本類型

編輯

閃電普通類型

閃電 閃電
最常見的閃電是線形閃電,它是一些非常明亮的白色、粉紅色或淡藍色的亮線,它很像地圖上的一條分支很多的河流,又好像懸掛在天空中的一棵蜿蜒曲折、枝杈縱橫的大樹。線形閃電的“脾氣”早已被科學工作者摸透,用連續高速的照相機可以完整地記錄線形閃電的全過程,並能在實驗室成功地進行模擬實驗。
除了線形閃電,另外還有球形閃電和鍊形閃電,這兩種閃電都比較少見。
球形閃電多半在強雷雨的惡劣天氣裏才會出現。在線形閃電過後,天空突然出現一個火球,火球沿着彎曲的路徑在天空飄遊,有時也可能停止不動,懸在空中。這種火球喜歡鑽洞,有時會從煙囱、窗户、門縫等竄入屋內,然後再溜出屋去。
比起球形閃電,鍊形閃電的蹤跡更難尋覓。目前,人們只知道它也是出現在線形閃電之後,與線形閃電出現在同一路徑上,它像一排發光的鏈球掛在天空,在雲層的襯托下好像一條虛線在雲幕上慢慢滑行。
閃電 閃電
閃電對人類活動影響很大,尤其是建築物、輸電線網等遭其襲擊,可能造成嚴重損失。保護建築物免受閃電襲擊的最切實可行的辦法是安裝避閃器(避雷針),把閃電中的電引向地面事先選好的安全區。
線狀閃電、帶狀閃電、片狀閃電、火箭狀閃電球狀閃電聯珠狀閃電都可以對人類進行傷害,因此不能出門。
我們常見的通常是線狀閃電,猶如枝杈叢生的一根樹枝,蜿蜒曲折。帶狀閃電與線狀閃電相似,只是亮的通道比較寬,看上去好像一條較亮的亮帶。球狀閃電一般發生在線狀閃電之後,它是一個直徑為20釐米左右的火球,發出紅色或桔黃色的光,偶然發出美麗的綠色,一般維持幾秒鐘。火球在空中隨風飄移,喜歡沿物體邊緣滑行,還能穿過縫隙進入室內,當它行將消失時會發生震耳的爆炸聲。
各種閃電中,最罕見的是聯珠狀閃電,世界上絕大多數人都未曾見過它。這種閃電形如一串發光的珍珠從雲低伸向地面(1916年5月8日在德國德累斯頓城市的一所鐘樓上空,曾發生過一次聯珠狀閃電,並作了記載。人們首先看到一個線狀閃電從雲低伸下來;其後,人們看見線狀閃電的通道變寬,顏色也由白色變為黃色。不久閃電通道漸漸變暗,但整個通道不是在同時間均勻地變暗,因此明亮的通道變成一串珍珠般的亮點,從雲間垂掛下來,美麗動人,人們估計亮珠有32顆,每顆直徑為5米。之後,亮珠逐漸縮小,形狀變圓;最後亮度愈來愈暗,後完全熄滅。)由於聯珠狀閃電出現的機會極少,維持的時間也極短,因此人們對這種閃電的成因研究得很少,形成的原因尚不清楚。
線狀閃電
線狀閃電與其它閃電不同的地方是它有特別大的電流強度,平均可以達到幾萬安培,在少數情況下可達20萬安培。這麼大的電流強度,可以毀壞和搖動大樹,有時還能傷人。當它接觸到建築物的時候,常常造成“雷擊”而引起火災。線狀閃電多數是雲對地的放電。
片狀閃電
片狀閃電也是一種比較常見的閃電形狀。它看起來好像是在雲面上有一片閃光。這種閃電可能是雲後面看不見的火花放電的回光,或者是雲內閃電被雲滴遮擋而造成的漫射光,也可能是出現在雲上部的一種叢集的或閃爍狀的獨立放電現象。
球狀閃電
閃電 閃電
球狀閃電是閃電形態的一種,亦稱之為球閃,民間則常稱之為滾地雷。是一種十分罕見的閃電形狀,卻最引人注目。它像一團火球,有時還像一朵發光的盛開着的“繡球”菊花。它約有人頭那麼大,偶爾也有直徑幾米甚至幾十米的。球狀閃電有時候在空中慢慢地轉游,有時候又完全不動地懸在空中。它有時候發出白光,有時候又發出像流星一樣的粉紅色光。球狀閃電“喜歡”鑽洞,有時候,它可以從煙囱、窗户、門縫鑽進屋內,在房子裏轉一圈後又溜走。球狀閃電有時發出“噝噝”的聲音,然後一聲巨響而消失;有時又只發出微弱的噼啪聲而不知不覺地消失。球狀閃電消失以後,在空氣中可能留下一些有臭味的氣煙,有點像臭氧的味道。球狀閃電的平均直徑為25釐米,大多數在10~100釐米之間,小的只有0.5釐米,最大的直徑達數米。球狀閃電偶爾也有環狀或中心向外延伸的藍色光暈,發出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色,當它以特別明亮並使人目眩的強光出現時,也可看到黃、藍和綠色。其壽命只有1~5秒,最長的可達數分鐘。
球狀閃電的行走路線,一般是從高空直接下降,接近地面時突然改向作水平移動;有的突然在地面出現,彎曲前進;也有沿着地表滾動並迅速旋轉的;運動速度常為每秒1~2米。它可以穿過門窗,常見的是穿過煙囱後進入建築物,它甚至可以在導線上滑動,有時還發出“嗡嗡”響聲。多數火球無聲消失,有的在消失時有爆炸聲,可以造成破壞,甚至使建築物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物後即發生驚人的爆炸,產生刺鼻的氣味,造成傷亡、火災等事故。
預防球狀閃電的辦法是,在雷雨天氣,緊閉門窗,避免穿堂風。如果遇到飄浮的“火球”,輕輕的避開它,千萬不要去碰它。
科學家推測,球狀閃電是一種氣體的漩渦產生於閃電通路的急轉彎處,是一團帶有高電荷的氣體混合物,主要由氧、氮、氫以及少量的水組成。通常發生在枝狀閃電之後,似乎枝狀閃電是產生球狀閃電的必要條件。球狀閃電較為罕見,因而研究它十分困難,至今仍然是自然界中的一個謎。
帶狀閃電
帶狀閃電是由連續數次的放電組成,在各次閃電之間,閃電路徑因受風的影響而發生移動,使得各次單獨閃電互相靠近,形成一條帶狀。帶的寬度約為10米。這種閃電如果擊中房屋,可以立即引起大面積燃燒。
聯珠狀閃電
聯珠狀閃電看起來好像一條在雲幕上滑行或者穿出雲層而投向地面的發光點的連線,也像閃光的珍珠項鍊。有人認為聯珠狀閃電似乎是從線狀閃電到球狀閃電的過渡形式。聯珠狀閃電往往緊跟在線狀閃電之後接踵而至,幾乎沒有時間間隔。
火箭狀閃電
火箭狀閃電比其它各種閃電放電慢得多,它需要1~1.5秒鐘時間才能放電完畢。可以用肉眼很容易地跟蹤觀測它的活動。

閃電特殊類型

黑色閃電
一般閃電多為藍色、紅色或白色,但有時也有黑色閃電。由於大氣中太陽光、雲的電場和某些理化因素的作用,天空中會產生一種化學性能十分活潑的微粒。在電磁場的作用下,這種微粒便聚集在一起,形成許多球狀物。這種球狀物不會發射能量,但可以長期存在,它沒有亮光,不透明,所以只有白天才能觀測到它。
有一件事可以聊以自慰:等到你看見閃電時,它已經打不中你了。
黑色閃電的形成令科學家無法解釋。長期以來,人們的心目中只有藍白色閃電,這是空中的大氣放電的自然現象,一般均伴有耀眼的光芒!而從未看見過不發光的“黑色閃電”。可是,科學家通過長期的觀察研究確實證明有“黑色閃電”存在。
閃電 閃電
1974年6月23日,前蘇聯天文學家契爾諾夫就曾經在扎巴洛日城看見一次“黑色閃電”:一開始是強烈的球狀閃電,緊接着,後面就飛過一團黑色的東西,這東西看上去像霧狀的凝結物。經過研究分析表明:黑色閃電是由分子氣凝膠聚集物產生出來的,而這些聚集物是發熱的帶電物質,極容易爆炸或轉變為球狀的閃電,其危險性極大。
據觀察研究認為:黑色閃電一般不易出現在近地層,如果出現了,則較容易撞上樹木、桅杆、房屋和其他金屬,一般呈現瘤狀或泥團狀,初看似一團髒東西,極容易被人們忽視,而它本身卻載有大量的能量,所以,它是“閃電族”中危險性和危害性均較大的一種。尤其是,黑色閃電體積較小,雷達難以捕捉;而且,它對金屬物極具“青睞”;因而被飛行人員稱作“空中暗雷”。飛機在飛行過程中,倘若觸及黑色閃電,後果將不堪設想。而每當黑色閃電距離地面較近時,又容易被人們誤認為是一隻飛鳥或其他什麼東西,不易引起人們的警惕和注意;如若用棍物擊打觸及,則會迅速發生爆炸,有使人粉身碎骨的危險。另外,黑色閃電和球狀閃電相似,一般的避雷設施如避雷針、避雷球、避雷網等,對黑色閃電起不到防護作用;因此它常常極為順利地到達防雷措施極為嚴密的儲油罐、儲氣罐、變壓器、炸藥庫的附近。此時此刻,千萬不能接近它。應當避而遠之,以人身安全為要。
紅色閃電 紅色閃電
閃電形成的原因氣流在雷雨雲中會因為水分子的摩擦和分解產生靜電。這些電分兩種。一種是帶有正電荷粒子的正電,一種是帶有負電荷粒子的負電。正負電荷會相互吸引,就像磁鐵一樣。正電荷在雲的上端,負電荷在雲的下端吸引地面上的正電荷。雲和地面之間的空氣都是絕緣體,會阻止兩極電荷的電流通過。當雷雨雲裏的電荷和地面上的電荷變得足夠強時,兩部分的電荷會衝破空氣的阻礙相接觸形成強大的電流,正電荷與負電荷就此相接觸。當這些異性電荷相遇時便會產生中和作用(放電)。激烈的電荷中和作用會放出大量的光和熱,這些放出的光就形成了閃電。
大多數的閃電都是接連兩次的。第一次叫前導閃接,是一股看不見的空氣,一直下到接近地面的地方。這一股帶電的空氣就像一條電線,為第二次電流建立一條導路。在前導接近地面的一剎那,一道回接電流就沿着這條導路跳上來,這次回接產生的閃光就是我們通常所能看到的閃電了。
超級閃電
超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達到萬億至100000億瓦特。
紐芬蘭的鐘島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊,連13公里以外的房屋也被震得格格響,整個鄉村的門窗都噴出藍色火焰
海底閃電
海底也有閃電,這是前蘇聯科學家在日本海底發現的。靈敏的電場儀表明,海底放電的頻率與大氣中閃電的頻率相同,這使科學家大惑不解。因為按水文物理學規律,深層海水的導電性良好,理應與雷公電母無緣。
科學家經過反覆試驗,最後認為:電荷源實際上來自陸地上近海岸的空中,再經過岩石傳導,一直深入到海底。但隨着傳導距離的增加,電量逐漸減少。因此海底測得的放電量一般是較弱的。
紫色閃電
近地面單個雲系與大地產生閃電多為青紫色閃電很粗直插地面能量大破壞性強,在天上兩個或兩個以上的雲系產生閃電多為亮白色或偏紅色的光。其實,閃電是電弧放電,發出是白光,幷包含大量紫外線,因而給人以紫色的感覺其中光的顏色只是一部分,紅色最主要來自空氣中的某些氣體在強光的作用下發生了化學變化,生成了有色氣體藍白光是肉眼看到的不同波長的光,當雲層運動激烈時,產生的火光——也就是閃電能量很大,它電離空氣會產生波長短,能量高的紫光,反之,就是紅光。
紅色閃電
幾十年來,只有飛行員才有幸能一睹紅色精靈這一令人難以置信的自然現象。來自斯洛文尼亞塞扎納的32歲攝影師Marko Korosec,歷時數月追蹤風暴,終於在意大利Vivaro的一塊玉米地裏,成功地抓拍到320千米之外的罕見的紅色精靈照片。他説:“我已經連續好幾個月嘗試着抓拍它們。我對這個結果很高興,照片中紅色精靈的細節相當令人難忘。”
這些罕見的發光體伴隨着雷雨天氣產生,發生在80千米以上的高空,出現時間只持續幾毫秒。這種令人難以置信的閃爍光是由閃電在空中巨大的放電引起的,並在與空氣中氮分子的碰撞過程中獲得深紅色色調。人們可以在電離層D區看到紅色精靈。這一區域就在緻密的低層大氣層之上,大約離地面60至90千米。 [4] 

閃電打雷與閃電

編輯
打雷原因
現在知道電荷中和作用時會放出大量的光和熱,瞬間放出大量的熱會將周圍的空氣加熱到30000℃的高温。強烈的電流在空氣中通過時,造成沿途的空氣突然膨脹,同時推擠周圍的空氣,使空氣產生猛烈的震動,此時所產生的聲音就是雷聲。(不要忘記告訴小寶寶,雷電是同時發生的,因為光速比聲速快很多,所以我們總是先看到閃電後才聽到雷聲的。)
閃電若落在近處,我們聽到的就是震耳欲聾的轟隆聲或撕裂聲。閃電若是落在較遠處,我們聽到的是隆隆不覺的雷鳴聲。這是因為聲波受到大氣折射和地面物體反射後所發出的回聲,閃電若是落在較近處,我們聽到的是像大樹倒下的聲音然後發出爆炸聲,這是因為閃電迅速地把空氣撕裂發出撕裂聲,然後空氣突然合攏,摩擦和碰撞出的聲音像爆炸聲。
別人的見聞,思維是隻個人對外界事物的淺顯反饋,雷電的形成,或許是“神”的禮花,或許是“蛟龍”的產物,對事物的分析,重在細節,只有看清分子的運動,才能明白萬物的結構變化:建議於百度中搜索“閃電慢鏡頭”,以眾人的眼光來審視“天人合一”:微者“人體血脈形狀”,“樹枝走向”;中者“閃電走向”;宏者“大地血脈(河流)形狀”,“大地龜裂形狀”(或)“山脈衞星遙感圖”:萬變不離其“宗”。
雷電發生條件
1.空氣要很潮濕。
2.雲一定要很大塊的,比較黑的雲;一般是積雨雲。
3.天氣乾燥的地區一般不容易出現雷電。
閃電與雷雨雲
雷暴時的大氣電場與晴天時有明顯的差異,產生這種差異的原因,是雷雨雲中有電荷的累積並形成雷雨雲的極性,由此產生閃電而造成大氣電場的巨大變化。但是雷雨雲的電是怎麼來的呢?也就是説,雷雨雲中有哪些物理過程導致了它的起電?為什麼雷雨雲中能夠累積那麼多的電荷並形成有規律的分佈?本節將要回答這些問題。前面我們已經講過,雷雨雲形成的宏觀過程以及雷雨雲中發生的微物理過程,與雲的起電有密切聯繫。科學家們對雷雨雲的起電機制及電荷有規律的分佈,進行了大量的觀測和實驗,積累了許多資料並提出了各種各樣的解釋,有些論點至今也還有爭論。歸納起來,雲的起電機制主要有如下幾種科學假説:
A.對流雲初始階段的“離子流”假説
大氣中總是存在着大量的正離子和負離子,在雲中的水滴上,電荷分佈是不均勻的:最外邊的分子帶負電,裏層帶正電,內層與外層的電位差約高0.25伏特。為了平衡這個電位差,水滴必須“優先”吸收大氣中的負離子,這樣就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發展開始時,較輕的正離子逐漸被上升氣流帶到雲的上部;而帶負電的雲滴因為比較重,就留在下部,造成了正負電荷的分離。
B.冷雲的電荷積累
當對流發展到一定階段,雲體伸入0℃層以上的高度後,雲中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且温度低於0℃的雲,叫冷雲。冷雲的電荷形成和積累過程有如下幾種:
a.冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電
霰粒是由凍結水滴組成的,呈白色或乳白色,結構比較鬆脆。由於經常有過冷水滴與它撞凍並釋放出潛熱,故它的温度一般要比冰晶來得高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-或H+),離子數隨温度升高而增多。由於霰粒與冰晶接觸部分存在着温差,高温端的自由離子必然要多於低温端,因而離子必然從高温端向低温端遷移。離子遷移時,較輕的帶正電的氫離子速度較快,而帶負電的較重的氫氧離子(OH-)則較慢。因此,在一定時間內就出現了冷端H+離子過剩的現象,造成了高温端為負,低温端為正的電極化。當冰晶與霰粒接觸後又分離時,温度較高的霰粒就帶上負電,而温度較低的冰晶則帶正電。在重力和上升氣流的作用下,較輕的帶正電的冰晶集中到雲的上部,較重的帶負電的霞粒則停留在雲的下部,因而造成了冷雲的上部帶正電而下部帶負電。
b.過冷水滴在霰粒上撞凍起電
在雲層中有許多水滴在温度低於0℃時仍不凍結,這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的,只要它們被輕輕地震動一下,馬上就會凍結成冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。當發生撞凍時,過冷水滴的外部立即凍成冰殼,但它內部仍暫時保持着液態,並且由於外部凍結釋放的潛熱傳到內部,其內部液態過冷水的温度比外面的冰殼來得高。温度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶正電,內部帶負電。當內部也發生凍結時,雲滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑,隨氣流飛到雲的上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電並停留在雲的中、下部。
c.水滴因含有稀薄的鹽分而起電
除了上述冷雲的兩種起電機制外,還有人提出了由於大氣中的水滴含有稀薄的鹽分而產生的起電機制。當雲滴凍結時,冰的晶格中可以容納負的氯離子(Cl-),卻排斥正的鈉離子(Na+)。因此,水滴已凍結的部分就帶負電,而未凍結的外表面則帶正電(水滴凍結時,是從裏向外進行的)。由水滴凍結而成的霰粒在下落過程中,摔掉表面還來不及凍結的水分,形成許多帶正電的小云滴,而已凍結的核心部分則帶負電。由於重力和氣流的分選作用,帶正電的小滴被帶到雲的上部,而帶負電的霰粒則停留在雲的中、下部。
d.暖雲的電荷積累
上面講了一些冷雲起電的主要機制。在熱帶地區,有一些雲整個雲體都位於0℃以上區域,因而只含有水滴而沒有固態水粒子。這種雲叫做暖雲或“水雲”。暖雲也會出現雷電現象。在中緯度地區的雷暴雲,雲體位於0℃等温線以下的部分,就是雲的暖區。在雲的暖區裏也有起電過程發生。
在雷雨雲的發展過程中,上述各種機制在不同發展階段可能分別起作用。但是,最主要的起電機制還是由於水滴凍結造成的。大量觀測事實表明,只有當雲頂呈現纖維狀絲縷結構時,雲才發展成雷雨雲。飛機觀測也發現,雷雨雲中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量雲粒子,而且大量電荷的累積即雷雨雲迅猛的起電機制,必須依靠霰粒生長過程中的碰撞、撞凍和摩擦等才能發生。

閃電幾個問題

編輯
閃電與打雷為什麼“不同時發生”
閃電和雷聲是同時發生的,但它們在大氣中傳播的速度相差很大,因此人們總是先看到閃電然後才聽到雷聲。光每秒大約能走30萬公里,而聲音只能走340米。根據這個現象,我們可以從看到閃電起到聽到雷聲止,這一段時間的長短,來計算閃電發生處離開我們的距離。假如閃電在西北方,隔10秒聽到了雷聲,説明這塊雷雨距離我們約有3400米遠。
閃電離我們有多遠
閃電距離近,聽到的就是尖鋭的爆裂聲;如果閃電距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之後可以開動秒錶,聽到雷聲後即把它按停,然後以3來除所得的秒數,即可大致知道閃電離你有幾千米。如時差為3秒,則閃電在一千米外。
遇到閃電應該怎麼做
1.除非絕對需要時,不要冒險外出。留在室內。
2.不要靠近打開的門,窗、火爐、暖氣片、金屬管道、陰溝、插上電源的電氣用具。
3.在風暴期間不要使用插入式電氣設備如電吹風,電壓刷或電動剃鬚刀
4.風暴期間,不要使用電話,閃電可能擊中外面電話線。
5.不要去收曬衣繩上的衣服。
6.不要從事柵欄、電話或輸電線、管道或建築鋼材等安裝工作。
7.不要應用金屬物體如魚竿和高爾夫球棍。穿好釘有鐵釘的鞋子的高爾夫球運動員成了極好的避雷針。
8.不要處理打開的容器裏的易燃材料。
9.離開水和小船。
10.如果您正在旅行的話,那麼呆在您的汽車裏,汽車往往是極好的避雷設施。在沒有掩蔽所的時候,應避開該地的最高物體。如果附近只有孤立的樹,那麼您的最好防護就是蹲在露天下,離開孤立的樹的距離是其高度兩倍。
11.避開商定、開闊的空地、金屬絲欄杆金屬曬衣繩。敞開的棚子以及任何突出地面的導電物體。
12.當您感覺到電荷時,即如果您的頭髮豎起,或者您的皮膚顫動,那麼您可能就受到電擊了。要立刻倒在地上。受到雷擊的人會嚴重休克,並且可能被燒傷,但是他們身上不帶電,可以安全進行處理。被電擊昏的人,通常進行及時的口對口的呼吸、心臟按摩以及長時間的人工呼吸時能夠甦醒的。在受電擊的一羣人裏,對於明顯的死亡者應首先處理。那些還有活着跡象的人可能會自行恢復過來。
誰更易受到閃電襲擊
閃電的受害者有2/3以上是在户外受到襲擊。他們每3個人中有兩個倖存。在閃電擊死的人中,85%是男性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員,曾被閃電擊中7次。閃電曾經燙焦他的眉毛,燒着他的頭髮,灼傷他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他拋到汽車外面。他輕描淡寫地説:“閃電總是有辦法找到我。”

閃電防擊須知

編輯
1.不要站在大樹下。
2.不要讓自己成為四周最高的物體。
3.放下所有的金屬物件。不要騎自行車。
4.不要使用電話、水管或須接上插頭的電器。
5.遠離門、窗、暖氣爐和爐灶、煙囱。
6.屋內最安全的地方,是樓下最大一個房間的中央。
7.高地安避雷針。

閃電世界紀錄

編輯
發生在地球最北部的閃電:2019 年 8 月 9—13 日,美國國家氣象局記錄到北極圈內出現了一系列雷暴。在世界協調時間 8 月 13 日 9 時 26 分,最極端的閃電發生在北緯 89.53°——離地理北極僅 52 千米。它釋放的電被芬蘭維薩拉環境監測公司創建和管理的 GLD360 閃電探測網絡接收到。(吉尼斯世界紀錄) [5] 
世界氣象組織2022年2月1日報告,一道跨越美國三個州、水平距離長768公里的閃電是迄今探測到的單次最長閃電,比先前紀錄長近60公里。 [6] 
參考資料
  • 1.    馬德高、文蔚.大學英語易錯易混詞語辨析 (上冊):山東人民出版社,1995年08月第1版:第252頁
  • 2.    姜竺卿著. 温州地理 自然地理分冊[M]. 上海:上海三聯書店, 2015:191-192
  • 3.    李維紅編著. 地面機動裝備雷電防護工程[M]. 北京:國防工業出版社, 2014:37
  • 4.    攝影師抓拍罕見“紅色閃電”  .鳳凰網[引用日期2014-11-25]
  • 5.    吉尼斯世界紀錄有限公司[著],遲文成[譯].吉尼斯世界紀錄大全2021[M].瀋陽:遼寧少年兒童出版社,2021年:第40頁
  • 6.    768公里!世界最長閃電紀錄刷新  .北京日報[引用日期2022-02-01]