閃電形成的原因
閃電形成的原因
閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內各部位之間的強烈放電現(xiàn)象。那么閃電形成的原因是什么?學習啦小編在此整理了閃電形成的原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過程中有所收獲!
閃電形成的原因簡介
如果我們在兩根電極之間加很高的電壓，并把它們慢慢地靠近。當兩根電極靠近到一定的距離時，在它們之間就會出現(xiàn)電火花，這就是所謂“弧光放電”現(xiàn)象。
雷雨云所產生的閃電，與上面所說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，而雷雨云中的電荷經放電后很難馬上補充。當聚集的電荷達到一定的數(shù)量時，在云內不同部位之間或者云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/厘米，局部區(qū)域可以高達1萬伏特/厘米。這么強的電場，足以把云內外的大氣層擊穿，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。這就是人們常說的閃電。
肉眼看到的一次閃電，其過程是很復雜的。當雷雨云移到某處時，云的中下部是強大負電荷中心，云底相對的下墊面變成正電荷中心，在云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，云底首先出現(xiàn)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云底，沿著上述梯級先導開辟出的電離通道?；負粢?萬公里/秒的更高速度從地面馳向云底，發(fā)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，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。接著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，產生沖擊波，然后形成聲波向四周傳開，這就是雷聲或說“打雷”。
閃電的結構
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。
閃電是大氣中脈沖式的放電現(xiàn)象。一次閃電由多次放電脈沖組成，這些脈沖之間的間歇時間都很短，只有百分之幾秒。脈沖一個接著一個，后面的脈沖就沿著第一個脈沖的通道行進。現(xiàn)在已經研究清楚，每一個放電脈沖都由一個“先導”和一個‘回擊”構成。第一個放電脈沖在爆發(fā)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，云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(fā)生碰撞，致使空氣輕度電離并發(fā)出微光。第一次放電脈沖的先導是逐級向下傳播的，像一條發(fā)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;然后就在這同一條通道上，又出現(xiàn)一條較長的光舌(約30米長)，轉瞬之間它又消失;接著再出現(xiàn)更長的光舌……光舌采取“蠶食”方式步步向地面逼近。經過多次放電—消失的過程之后，光舌終于到達地面。因為這第一個放電脈沖的先導是一個階梯一個階梯地從云中向地面?zhèn)鞑サ模越凶?ldquo;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?？諝膺B續(xù)電離的過程只發(fā)生在一條很狹窄的通道中，所以電流強度很大。
當?shù)谝粋€先導即階梯先導到達地面后，立即從地面經過已經高度電離了的空氣通道向云中流去大量的電荷。這股電流是如此之強，以至空氣通道被燒得白熾耀眼，出現(xiàn)一條彎彎曲曲的細長光柱。這個階段叫做“回擊”階段，也叫“主放電”階段。階梯先導加上第一次回擊，就構成了第一次脈沖放電的全過程，其持續(xù)時間只有百分之一秒。
第一個脈沖放電過程結束之后，只隔一段極其短暫的時間(百分之四秒)，又發(fā)生第二次脈沖放電過程。第二個脈沖也是從先導開始，到回擊結束。但由于經第一個脈沖放電后，“堅冰已經打破，航線已經開通”，所以第二個脈沖的先導就不再逐級向下，而是從云中直接到達地面。這種先導叫做“直竄先導”。直竄先導到達地面后，約經過千分之幾秒的時間，就發(fā)生第二次回擊，而結束第二個脈沖放電過程。緊接著再發(fā)生第三個、第四個……直竄先導和回擊，完成多次脈沖放電過程。由于每一次脈沖放電都要大量地消耗雷雨云中累積的電荷，因而以后的主放電過程就愈來愈弱，直到雷雨云中的電荷儲備消耗殆盡，脈沖放電方能停止，從而結束一次閃電過程。
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