打雷閃電是怎么形成的_打雷和閃電的形成原因(2)
打雷閃電是怎么形成的_打雷和閃電的形成原因
閃電的發(fā)生過(guò)程
如果我們?cè)趦筛姌O之間加很高的電壓，并把它們慢慢地靠近。當(dāng)兩根電極靠近到一定的距離時(shí)，在它們之
間就會(huì)出現(xiàn)電火花，這就是所謂“弧光放電”現(xiàn)象。
雷雨云所產(chǎn)生的閃電，與上面所說(shuō)的弧光放電非常相似，只不過(guò)閃電是轉(zhuǎn)瞬即逝，而電極之間的火花卻可以長(zhǎng)時(shí)間存在。因?yàn)樵趦筛姌O之間的高電壓可以人為地維持很久，而雷雨云中的電荷經(jīng)放電后很難馬上補(bǔ)充。當(dāng)聚集的電荷達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，在云內(nèi)不同部位之間或者云與地面之間就形成了很強(qiáng)的電場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度平均可以達(dá)到幾千伏特/厘米，局部區(qū)域可以高達(dá)1萬(wàn)伏特/厘米。這么強(qiáng)的電場(chǎng)，足以把云內(nèi)外的大氣層擊穿，于是在云與地面之間或者在云的不同部位之間以及不同云塊之間激發(fā)出耀眼的閃光。這就是人們常說(shuō)的閃電。
肉眼看到的一次閃電，其過(guò)程是很復(fù)雜的。當(dāng)雷雨云移到某處時(shí)，云的中下部是強(qiáng)大負(fù)電荷中心，云底相對(duì)
的下墊面變成正電荷中心，在云底與地面間形成強(qiáng)大電場(chǎng)。在電荷越積越多，電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)的情況下，云底首先出現(xiàn)大氣被強(qiáng)烈電離的一段氣柱，稱梯級(jí)先導(dǎo)。這種電離氣柱逐級(jí)向地面延伸，每級(jí)梯級(jí)先導(dǎo)是直徑約5米、長(zhǎng)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(jí)一級(jí)地伸向地面，在離地面5—50米左右時(shí)，地面便突然向上回?fù)?，回?fù)舻耐ǖ朗菑牡孛娴皆频祝刂鲜鎏菁?jí)先導(dǎo)開(kāi)辟出的電離通道。回?fù)粢?萬(wàn)公里/秒的更高速度從地面馳向云底，發(fā)出光亮無(wú)比的光柱，歷時(shí)40微秒，通過(guò)電流超過(guò)1萬(wàn)安培，這即第一次閃擊。相隔百分之幾秒之后，從云中一根暗淡光柱，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(dǎo)，當(dāng)它離地面5—50米左右時(shí)，地面再向上回?fù)簦傩纬晒饬翢o(wú)比光柱，這即第二次閃擊。接著又類似第二次那樣產(chǎn)生第三、四次閃擊。通常由3—4次閃擊構(gòu)成一次閃電過(guò)程。一次閃電過(guò)程歷時(shí)約0.25秒，在此短時(shí)間內(nèi)，窄狹的閃電通道上要釋放巨大的電能，因而形成強(qiáng)烈的爆炸，產(chǎn)生沖擊波，然后形成聲波向四周傳開(kāi)，這就是雷聲或說(shuō)“打雷”。
化學(xué)反應(yīng)
1.閃電時(shí)，可以使大氣空中的氧氣化學(xué)合鍵發(fā)生改變，生成極少量的臭氧。
2.可以讓氧氣和氮?dú)饣仙梢谎趸?這是天然固氮的一種重要形式。
3. 3H2+N2=2NH3
閃電的溫度，從攝氏一萬(wàn)七千度至二萬(wàn)八千度不等，也就是等于太陽(yáng)表面溫度的3—5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動(dòng)迅速，因此形成波浪并發(fā)出聲音。
打雷的原因
現(xiàn)在知道電荷中和作用時(shí)會(huì)放出大量的光和熱，瞬間放出大量的熱會(huì)將周圍的空氣加熱到30000℃的高溫.強(qiáng)烈的電流在空氣中通過(guò)時(shí)，造成沿途的空氣突然膨脹，同時(shí)推擠周圍的空氣，使空氣產(chǎn)生猛烈的震動(dòng)，此時(shí)所產(chǎn)生的聲音就是[雷聲].(不要忘記告訴小寶寶，雷電是同時(shí)發(fā)生的，因?yàn)楣馑俦嚷曀倏旌芏?，所以我們總是先看到閃電后才聽(tīng)到雷聲的.)
閃電若落在近處，我們聽(tīng)到的就是震耳欲聾的轟隆聲或撕裂聲.閃電若是落在較遠(yuǎn)處，我們聽(tīng)到的是隆隆不覺(jué)的雷鳴聲.這是因?yàn)槁暡ㄊ艿酱髿庹凵浜偷孛嫖矬w反射后所發(fā)出的回聲，閃電若是落在較近處，，我們聽(tīng)到的是像大樹(shù)倒下的聲音然后發(fā)出爆炸聲，這是因?yàn)殚W電迅速地把空氣撕裂發(fā)出撕裂聲，然后空氣突然合攏，摩擦和碰撞出的聲音像爆炸聲。
別人的見(jiàn)聞，思維是只個(gè)人對(duì)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(chǎn)物，對(duì)事物的分析，重在細(xì)節(jié)，只有看清分子的運(yùn)動(dòng)，才能明白萬(wàn)物的結(jié)構(gòu)變化：『建議于百度中搜索 閃電慢鏡頭』，以眾人的眼光來(lái)審視「天人合一」：微者「人體血脈形狀」，「樹(shù)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)『山脈衛(wèi)星遙感圖』：萬(wàn)變不離其『宗』
雷電發(fā)生的條件
1.空氣要很潮濕
2.云一定要很大塊的，比較黑的云;一般是積雨云
3.天氣干燥的地區(qū)一般不容易出現(xiàn)雷電。
閃電與雷雨云
雷暴時(shí)的大氣電場(chǎng)與晴天時(shí)有明顯的差異，產(chǎn)生這種差異的原因，是雷雨云中有電荷的累積并形成雷雨云的極性，由此產(chǎn)生閃電而造成大氣電場(chǎng)的巨大變化。但是雷雨云的電是怎么來(lái)的呢? 也就是說(shuō)，雷雨云中有哪些物理過(guò)程導(dǎo)致了它的起電?為什么雷雨云中能夠累積那么多的電荷并形成有規(guī)律的分布?本節(jié)將要回答這些問(wèn)題。前面我們已經(jīng)講過(guò)，雷雨云形成的宏觀過(guò)程以及雷雨云中發(fā)生的微物理過(guò)程，與云的起電有密切聯(lián)系。科學(xué)家們對(duì)雷雨云的起電機(jī)制及電荷有規(guī)律的分布，進(jìn)行了大量的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)，積累了許多資料并提出了各種各樣的解釋，有些論點(diǎn)至今也還有爭(zhēng)論。歸納起來(lái)，云的起電機(jī)制主要有如下幾種科學(xué)假說(shuō)：
A.對(duì)流云初始階段的“離子流”假說(shuō)
大氣中總是存在著大量的正離子和負(fù)離子，在云中的水滴上，電荷分布是不均勻的：最外邊的分子帶負(fù)電，里層帶正電，內(nèi)層與外層的電位差約高0.25伏特。為了平衡這個(gè)電位差，水滴必須“優(yōu)先’吸收大氣中的負(fù)離子，這樣就使水滴逐漸帶上了負(fù)電荷。當(dāng)對(duì)流發(fā)展開(kāi)始時(shí)，較輕的正離子逐漸被上升氣流帶到云的上部;而帶負(fù)電的云滴因?yàn)楸容^重，就留在下部，造成了正負(fù)電荷的分離。
B.冷云的電荷積累
當(dāng)對(duì)流發(fā)展到一定階段，云體伸入0℃層以上的高度后，云中就有了過(guò)冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態(tài)的水汽凝結(jié)物組成且溫度低于0℃的云，叫冷云。冷云的電荷形成和積累過(guò)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(jié)水滴組成的，呈白色或乳白色，結(jié)構(gòu)比較松脆。由于經(jīng)常有過(guò)冷水滴與它撞凍并釋放出潛熱，故它的溫度一般要比冰晶來(lái)得高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-或H+)，離子數(shù)隨溫度升高而增多。由于霰粒與冰晶接觸部分存在著溫差，高溫端的自由離子必然要多于低溫端，因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時(shí)，較輕的帶正電的氫離子速度較快，而帶負(fù)電的較重的氫氧離子(OH-)則較慢。因此，在一定時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了冷端H+離子過(guò)剩的現(xiàn)象，造成了高溫端為負(fù)，低溫端為正的電極化。當(dāng)冰晶與霰粒接觸后又分離時(shí)，溫度較高的霰粒就帶上負(fù)電，而溫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云的上部，較重的帶負(fù)電的霞粒則停留在云的下部，因而造成了冷云的上部帶正電而下部帶負(fù)電。
b. 過(guò)冷水滴在霰粒上撞凍起電
在云層中有許多水滴在溫度低于0℃時(shí)仍不凍結(jié)，這種水滴叫過(guò)冷水滴。過(guò)冷水滴是不穩(wěn)定的，只要它們被輕輕地震動(dòng)一下，馬上就會(huì)凍結(jié)成冰粒。當(dāng)過(guò)冷水滴與霰粒碰撞時(shí)，會(huì)立即凍結(jié)，這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí)，過(guò)冷水滴的外部立即凍成冰殼，但它內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài)，并且由于外部?jī)鼋Y(jié)釋放的潛熱傳到內(nèi)部，其內(nèi)部液態(tài)過(guò)冷水的溫度比外面的冰殼來(lái)得高。溫度的差異使得凍結(jié)的過(guò)冷水滴外部帶正電，內(nèi)部帶負(fù)電。當(dāng)內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時(shí)，云滴就膨脹分裂，外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑，隨氣流飛到云的上部，帶負(fù)電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上，使霰粒帶負(fù)電并停留在云的中、下部。
c. 水滴因含有稀薄的鹽分而起電
除了上述冷云的兩種起電機(jī)制外，還有人提出了由于大氣中的水滴含有稀薄的鹽分而產(chǎn)生的起電機(jī)制。當(dāng)云滴凍結(jié)時(shí)，冰的晶格中可以容納負(fù)的氯離子(Cl-)，卻排斥正的鈉離子(Na+)。因此，水滴已凍結(jié)的部分就帶負(fù)電，而未凍結(jié)的外表面則帶正電(水滴凍結(jié)時(shí)，是從里向外進(jìn)行的)。由水滴凍結(jié)而成的霰粒在下落過(guò)程中，摔掉表面還來(lái)不及凍結(jié)的水分，形成許多帶正電的小云滴，而已凍結(jié)的核心部分則帶負(fù)電。由于重力和氣流的分選作用，帶正電的小滴被帶到云的上部，而帶負(fù)電的霰粒則停留在云的中、下部。
d.暖云的電荷積累
上面講了一些冷云起電的主要機(jī)制。在熱帶地區(qū)，有一些云整個(gè)云體都位于0℃以上區(qū)域，因而只含有水滴而沒(méi)有固態(tài)水粒子。這種云叫做暖云或“水云”。暖云也會(huì)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。在中緯度地區(qū)的雷暴云，云體位于0℃等溫線以下的部分，就是云的暖區(qū)。在云的暖區(qū)里也有起電過(guò)程發(fā)生。
在雷雨云的發(fā)展過(guò)程中，上述各種機(jī)制在不同發(fā)展階段可能分別起作用。但是，最主要的起電機(jī)制還是由于水滴凍結(jié)造成的。大量觀測(cè)事實(shí)表明，只有當(dāng)云頂呈現(xiàn)纖維狀絲縷結(jié)構(gòu)時(shí)，云才發(fā)展成雷雨云。飛機(jī)觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量云粒子，而且大量電荷的累積即雷雨云迅猛的起電機(jī)制，必須依靠霰粒生長(zhǎng)過(guò)程中的碰撞、撞凍和摩擦等才能發(fā)生。
看了打雷閃電是怎么形成的還看：
3.被雷電擊中怎么辦