長期以來,人們壹直害怕閃電這壹自然現象。其實我們所說的閃電包括閃電和閃電。1749年,富蘭克林的風箏實驗證明,閃電只是大氣中的火花放電現象。閃電通常由積雨雲產生,並經常伴有雷聲。
閃電是壹種常見的自然現象。雖然它們很常見,但壹些關於閃電的數字很有趣。
通常情況下,閃電會在人們毫無準備的時候發生和結束。因此,閃電給我們的印象是迅速而猛烈的。
戰國時期的經典著作《六韜·長韜·軍情》對閃電速度的描述是:“閃電快得捂不住耳朵,閃電快得印不出來。”這句話也是我們今天常說的“閃電遮不住耳朵”的來源。單詞的來源。
從當代科學的角度來看,真正“快”的是閃電,而不是雷聲。雷聲的本質是壹種聲波,在空中傳播速度約為340米/秒。閃電的速度遠不是這個數量級。
關於閃電速度的具體數值,學者專家並沒有拿出更準確的結果。很多人認為光速就是光速,即3 108m/s,但也有很多人不認同,並就此展開了激烈的爭論。那麽閃電到底有多快呢?和光速壹樣嗎?
以雲閃電為例,分析了閃電的發生過程。根據高速相機,壹個完整的雲地閃電實際上是由幾個連續的放電過程組成的,這些放電過程遵循同壹個通道,像波浪壹樣,壹波接著壹波,兩波之間的時間間隔只有幾分之壹秒。每次放電壹般包括兩個過程:先導過程主要是建立雷電放電的電離通道,相當於“鋪路”;當點火閃電靠近地面時,就像連接線壹樣,強大的電流以極快的速度從地面流向雲層。這個過程稱為回程,大約需要70微秒。如果雲中有足夠的電,第二根導線會返回放電。壹次完整的雲對地閃電過程大約持續0.2秒。
根據以上分析,雷電是壹種放電現象,遵循壹定的物理規律。它的移動速度受很多因素影響,比如空氣的導電性,與光速有本質區別。
經研究,閃電速度為每秒1 105—1.4 106米,平均速度為每秒4.4 105米。
壹些學者通過對閃電的幾次仔細的科學觀察,發現閃電在不同階段的速度也是不同的。例如,閃電先導過程的平均速度為1.5 105m/s,約為光速的1/2000,而回擊的速度遠高於先導,即光速的1/10~1/3。美國能源部的閃電速度是1.5 108米/秒,大約是光速的壹半。
雖然以上數據不壹定準確,但可以肯定的是,閃電的速度遠低於光速,同時,也遠高於光速。
很多人認為閃電的速度就是光速,是因為閃電將光速傳遞到我們的眼睛,並將其視為閃電本身的移動速度。
提到打雷,人們可能馬上會想到“震耳欲聾”、“驚天動地”等詞匯。人們經常用雷聲來形容強烈而響亮的聲音,如“雷鳴般的掌聲”和“歡呼聲”。可以說,打雷是自然界產生的最響的聲音之壹。
那麽,雷聲有多大?
當閃電發生時,它釋放出大量的光和熱。沿途空氣被強烈加熱,水滴迅速蒸發,體積突然膨脹產生沖擊波,使空氣劇烈振動。這時候發出的聲音叫“打雷”。雷聲可達120分貝。這是什麽概念?壹分貝是人只能聽到的聲音,40-60分貝屬於正常談話的聲強。當聲音達到70分貝時,我們認為非常嘈雜,開始損害聽覺神經。100-120分貝的聲音比火車呼嘯而過的聲音還大。如果壹個正常人在這麽高分貝的空間裏呆1分鐘以上,妳就會暫時失聰。所以用“震耳欲聾”來形容打雷並不過分。
地球上的閃電活動有多頻繁?這不僅是我們想知道的,也是雷電研究的重點內容之壹。多年來,許多專家學者采用不同的方法和手段對數據進行估計,但結果並不壹致。
在研究中,閃電的頻率不僅僅是用雷暴日數來衡量,還可以用閃電的壹些數據來表征,如閃電頻率(個)、閃電密度等。早在1925年,就有專家通過分析雷暴日的數據,估算出全球的閃電頻率。壹般認為,世界上任何時候都有1800次雷暴,每秒鐘大約有100次閃電。
近幾十年來,雷電探測技術,特別是衛星雷電探測技術的發展,為人們提供了過去地面觀測難以涉及的地區的雷電觀測數據,從而對這壹參數有了更為準確的估計:全球閃電頻率約為每秒40±50次,年閃電發生次數約為654.38+04億次。在北半球,閃電最容易發生在夏季,但在赤道地區,閃電在秋季和春季更為頻繁。因為北極和南極的雷暴很少,所以那裏幾乎沒有閃電。
那麽,世界上閃電活動最頻繁的地方在哪裏?
根據這項研究,閃電最活躍的地區是非洲的剛果盆地。因為靠近赤道,地表熱量充足,空氣對流頻繁,常年有雷雨。
有關學者得出結論,世界上閃電活動最頻繁的是非洲的盧旺達,那裏的最大閃電密度為每年每平方公裏80次。然而,2004年至2005年,剛果東部的小山村基夫卡村打破了上述記錄,成為世界上最頻繁的閃電點。該鎮距離赤道僅300公裏,海拔975米。閃電的密度是空前的。壹年中,每平方公裏有158次閃電。
閃電的放電過程很短,壹般50-100微秒(1微秒等於1百萬分之壹秒),可以說是瞬間完成。平均脈沖電流高達30000安培,最大電流可達300000安培。這種強電流產生的交變磁場的感應電壓可達1000-100億伏。電荷被中和後,會釋放出大量的光和熱,並立即將周圍的空氣加熱到3萬攝氏度,這是太陽表面溫度的5倍。
壹次雷擊產生的能量足以驅動壹輛普通汽車行駛290-1450公裏,可以提供壹個家庭近壹年的總用電量。當然,雷電的電功率雖然大,但由於放電時間短,雷電流的電功率並不大。
然而不幸的是,正是因為閃電往往發生在瞬間,閃電的方向很難預測,所以現代技術無法收集和利用閃電的力量。
雷電因其強電流、高溫、強電磁輻射、劇烈沖擊波等物理效應,可在瞬間造成巨大的破壞。人壹旦被它擊中,就會有致命的後果。
世界上每年有4000多人被閃電擊中。平均來說,被雷擊的概率不高,大概是1.75萬分之壹。然而,我們不應該忽視防雷。因為具體到不同地區,每個地方的人被雷擊的概率都不壹樣。比如北美等國家目前的人均雷擊概率是60萬分之壹。
據相關統計,城市和農村的雷擊概率存在明顯差異。農民長期在農田等開闊地帶工作。當閃電來襲時,他們缺乏臨時避難所,周圍地形平坦。相對來說,人體的位置可能更高。農民的防雷知識相對缺乏。城市工作人員在室內工作時,城市建築物的防雷措施相對完善,被雷擊的概率大大降低。
此外,被雷擊的概率也與性別有關。美國的壹項研究表明,男性比女性更容易遭受雷擊。本研究分析了1995年至2018年北美和其他國家的雷擊死亡數據,發現648例死亡中82%為男性。另壹項完成於2019的研究也得出了類似的結論。為什麽男人比女人更容易被閃電擊中?美國氣象學家給出的答案是,當雷暴發生時,男性往往會在雨中做壹些危險的事情,比如打高爾夫球、踢足球,而女性則更喜歡待在安全的地方避雨。
此外,某壹地區居民遭雷擊的概率與當地的生活習慣、文化水平、建築結構也有壹定的關系。