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雷閃放電
鎖定
雷閃放電(lightning),自然界所產生的一種大氣中的火花放電。它由帶電荷的雷雲引起。在帶有大量不同極性或不同數量的電荷的雷雲之間、雷雲和大地之間形成很強的電場,其電位差可達數十至數百兆伏。雷電有片狀、線狀、鏈狀和球狀,以線狀最強烈,多為對地放電。
- 中文名
- 雷閃放電
- 外文名
- lightning
- 基本解釋
- 自然界所產生的一種大氣火花放電
- 原 因
- 由帶電荷的雲層間摩擦
- 電位差
- 數十至數百兆伏
- 形 狀
- 片狀、線狀、鏈狀和球狀
雷閃放電簡介
自然界所產生的一種大氣中的火花放電。雷閃放電由帶電荷的雷雲引起。雷雲帶電原因的一種典型解釋認為:雷雲是潮濕的熱氣流不斷上升進入稀薄的大氣層冷凝的結果。當強烈的上升氣流穿過雲層時,水滴被碰撞而電離,輕微的水沫帶負電,上升形成大塊帶負電的雷雲 ;大滴水珠帶正電,凝聚成雨下降,或懸浮在雲中形成一些局部帶正電的雷雲區。雷雲的底部大多數帶負電,並在地面上感應出大量的正電荷。在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷雲之間、雷雲和大地之間形成了很強的電場,其電位差可達數十至數百兆伏。隨着雷雲的發展和運動,一旦空間電場強度超過大氣電離的臨界電場強度(空氣中約30千伏/釐米,有水滴存在時約10千伏/釐米),就會發生雷雲之間或雷雲對大地的火花放電。其電流達數十至數百千安,能量約一千兆焦,放電通道温度高達15000~20000℃,產生強烈的光和熱,使空氣急劇膨脹震動,發出霹靂轟鳴。這就是雷閃放電。
雷閃放電形態
有片狀、線狀、鏈狀和球狀等。片狀閃電出現在雲層表面,若隱若現,雷電較弱。線狀閃電最強烈,大多數發生在雷雲對大地的放電。它蜿蜒曲折,枝杈縱橫,長達數千米(見圖)。鏈狀閃電是緊隨着出現在先前線狀閃電通道上的發光虛線,雷電很弱。球狀閃電又叫做球雷,常在大雷雨時形成,多數是直徑一、二十釐米的緋紅色球形發光體,大的直徑可達1米。球雷隨氣流在空中或地面飄遊,或從門窗、煙囱竄入室內,碰着障礙物突然爆炸而消失。
雷閃放電過程
雷閃放電(1張)
雷閃放電是一種隨機過程,影響因素較多。表徵雷閃放電特性的參數都有明顯的統計性質。雷閃放電的極性75~90%為負極性。雷電流幅值服從對數累積概率分佈,根據中國進行的實測,約有50%的雷電流幅值小於32.5千安,超過100千安的只有12%。雷電流波頭時間為1~5微秒,平均2~ 2.5微秒,波長20~100微秒,平均50微秒。不同地區雷閃放電的頻繁程度用雷暴日數表示,即平均每年有雷閃放電的天數。一般華南為80日以上,海南島高達100~130日,長江以南40~80日,長江以北和華北、東北20~40日,西北少於20日,新疆僅有3~4日。地面落雷密度以每一雷暴日每平方公里地面的落雷次數r表示,在中國r約為0.015。
雷閃放電防護
雷雲對大地的放電雖然只佔少數,但是一旦發生,可能帶來嚴重的危害。雷閃擊中輸電線或附近,將會直接形成或感應產生幅值很高的衝擊電壓波,使線路絕緣閃絡,或傳入變電所破壞電氣設備,造成電力系統供電中斷。
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雷閃擊中高層建築、導彈發射塔、通信廣播電視天線,可能引起設備損壞,人身傷亡。雷電防護的基本措施是裝設避雷針(線)和避雷器。避雷針(線)在雷雲對地放電過程中使地面電場畸變,影響先導放電的發展方向,吸引雷閃對避雷針(線)放電,再經引下線和接地裝置將雷電流引入大地,使被保護物免遭雷擊。避雷器裝設在被保護設備附近,當雷電衝擊波沿線路傳入時,它首先放電,限制了電壓波幅值,保護設備免遭破壞(見雷電防護)。