閃電(閃電)
閃電
1，自然現象
暴風雲通常會產生電荷，負電荷在底部，正電荷在頂部，它們還會在地面產生正電荷，這些正電荷跟隨雲到處移動。正負電荷相互吸引，但空氣不是良導體。正電沖向樹頂、山頭、高樓甚至人體上方，試圖與負電的雲相遇；負電荷的樹枝狀觸手向下延伸，越向下延伸越靠近地面。最後，正負電荷終於克服空氣障礙，連接起來。壹股巨大的電流沿著導電氣道從地面沖向雲層，產生明亮的閃光。閃電的長度可能只有幾百公裏，但也可能長達幾公裏。
閃電的溫度從17000攝氏度到28000攝氏度不等，是太陽表面溫度的3~5倍。閃電的極熱導致沿途的空氣劇烈膨脹。空氣運動很快，所以形成了波，發出了聲音。當閃電靠近時，妳聽到的是尖銳的爆裂聲；如果距離很遠，妳聽到的是隆隆聲。妳可以在看到閃電後啟動秒表，聽到雷聲時按下秒表停止，然後用秒數除以3，就可以大致知道閃電離妳有多少公裏了。
閃電的形狀
線狀閃電，帶狀閃電，球狀閃電，球狀閃電。
我們平時看到的是線狀閃電，就像壹根樹枝有很多分支，彎彎曲曲。帶狀閃電類似於線性閃電，但亮通道更寬，看起來像壹條亮帶。球狀閃電通常發生在線狀閃電之後。它是壹個直徑約20厘米的火球，發出紅色或橙色的光，偶爾發出美麗的綠色，通常持續幾秒鐘。火球隨風在空中漂移，喜歡沿著物體邊緣滑行，可以通過縫隙進入室內。當他們即將消失時，會有震耳欲聾的爆炸聲。
在各種閃電中，最罕見的是聯合珠狀閃電，這種閃電世界上大多數人都沒見過。這次雷擊就像壹串閃亮的珍珠從雲端延伸到地面(1916 2006年5月8日，德國德累斯頓的壹座鐘樓上空，出現了珠狀閃電，並被記錄了下來。人們首先看到壹條線狀閃電從雲中落下；後來人們看到線狀閃電的通道變寬，顏色由白色變成黃色。很快閃電通道逐漸變暗，但整個通道並沒有同時均勻變暗，於是明亮的通道變成了壹串珍珠般的亮點懸掛在雲層上，美麗動人。據估計，有32顆明亮的珠子，每顆直徑為5米。之後，亮珠逐漸縮小，形狀變圓；最後亮度越來越暗，然後完全熄滅。)由於這種閃電出現的幾率很小，持續的時間也很短，所以人們對這種閃電的成因研究很少，其形成的原因也還不清楚。
閃電的類型
曲折的普通閃電稱為樹枝狀閃電。如果樹枝狀閃電的通道被風吹向兩側，以至於看起來有幾條平行的閃電，則稱之為帶狀閃電。如果兩個閃電分支似乎同時到達地面，它們被稱為分叉閃電。
當閃電在雲中的陰陽電荷之間閃爍，使整個地區的天空都變得明亮時，這被稱為片狀閃電。
沒有到達地面的閃電，即同壹朵雲內或兩朵雲之間的閃電，稱為雲對雲閃電。有時這種閃電會傳播很遠的距離，降落在距離風暴很多公裏遠的地面上。這叫做“晴天霹靂”。
閃電的電作用有時會在又高又尖的物體周圍形成壹種類似光暈的紅光。通常在暴風雨的海上，可以在船的桅桿周圍看到火紅的光，所以人們借用水手的守護神的名字，稱這種閃電為“聖埃爾莫之火”。
超級閃電
超級閃電是指那些功率超過普通閃電100倍的罕見閃電。普通閃電產生的電量約為1億瓦，而超級閃電產生的電量至少為1億瓦，甚至可能達到萬億到1億瓦。
紐芬蘭的時鐘島在1978明顯遭到了壹次超級閃電的襲擊，連13公裏外的房屋都震得嘎嘎作響，整個村莊的門窗都被噴上了藍色的火焰。
襲擊的時間
當妳閱讀這篇文章的時候，全世界大約有1800個閃電交流正在進行中。它們每秒發出約600次閃電，其中100次擊中地球。
閃電可以將空氣中的壹些氮轉變成氮化合物，這些氮化合物可以被雨水沖刷到地面上。壹年時間，地球上每公頃土地都能從高空獲得幾公斤這種免費肥料。
烏幹達首都坎帕拉和印尼爪哇島是最容易遭受雷擊的地方。據統計，爪哇壹年有300天有閃電。歷史上最猛烈的閃電是1975年擊中津巴布韋農村烏姆塔利附近壹座小房子的那次，當時有21人死亡。
誰被襲擊了？
超過三分之二的雷擊受害者是在戶外遭到襲擊的。三分之二的人活了下來。在被閃電殺死的人中，85%是男性，年齡大多在10到35歲之間。大多數死者在樹下躲避雷電和雨水。
沙利文可能是被閃電擊中的冠軍。他是壹名退休的森林經理，曾被閃電擊中七次。閃電曾經燒焦了他的眉毛，燒焦了他的頭發，燒傷了他的肩膀，扯掉了他的鞋子，甚至把他扔出了車外。他輕描淡寫地說:“閃電總會找到我。”
防雷說明
不要站在樹下。
(2)不要讓自己成為周圍最高的對象。
(3)放下所有金屬物品。不要騎自行車。
(4)不要使用必須插電的電話、水管或電器。
(5)遠離門、窗、暖爐、火爐、煙囪。
(6)房子裏最安全的地方是樓下最大房間的中央。
最後，還有壹個安慰:當妳看到閃電時，它打不到妳。
黑色閃電的形成超出了科學家的解釋。長期以來，人們的腦海裏只有藍白相間的閃電，這是空氣中大氣放電的自然現象，通常伴隨著耀眼的光芒！我從未見過不發光的“黑色閃電”。但科學家通過長期的觀察和研究，確實證明了“黑閃電”的存在。
1974年6月23日，前蘇聯天文學家切爾諾夫曾在紮巴羅日看到壹次“黑色閃電”:起初是壹次強烈的球狀閃電，隨後，壹團黑色的東西在後面飛過，看起來像是壹團霧狀的冷凝物。研究分析表明，黑閃電是由分子氣凝膠聚集體產生的，而這些聚集體是熾熱帶電的物質，極易爆炸或轉化為球狀閃電，極其危險。
據觀察和研究，黑閃電壹般不容易在近地出現。如果出現，很容易撞到樹、桅桿、房子等金屬。壹般表現為腫塊或泥塊。乍壹看，它像壹個骯臟的東西，很容易被人們忽視，但它包含了大量的能量。所以是壹種危險性和危害性都很大的雷電家族。特別是黑閃電體積小，不易被雷達捕捉到；而且對金屬物體非常“青睞”；因此被飛行員稱為“空中暗雷”。如果飛機在飛行過程中觸碰到黑色閃電，後果不堪設想。每當黑色閃電靠近地面時，很容易被誤認為是鳥或其他什麽東西，不容易引起人們的警惕和註意；如果用棍子打，會很快爆炸，有把人打成碎片的危險。另外，黑閃電類似於球形閃電，壹般的防雷設施，如避雷針、避雷球、避雷網等都不能保護黑閃電；所以經常非常順利地到達防雷措施極其嚴格的儲油罐、儲氣罐、變壓器、炸藥庫附近。此時此刻，不要靠近它。應該避免，以人身安全為重。
閃電形成的原因
在雷雨雲中，由於水分子的摩擦和分解，氣流會產生靜電。有兩種電。壹個是帶正電荷粒子的正電，壹個是帶負電荷粒子的負電。正負電荷會相互吸引，就像磁鐵壹樣。正電荷在雲的上端，負電荷吸引雲下端地面的正電荷。雲和地面之間的空氣是絕緣體。它會阻止帶有雙極電荷的電流通過。當雷雨雲中的電荷和地面上的電荷變得足夠強時，這兩部分電荷會突破空氣屏障，接觸形成強電流，正電荷和負電荷接觸。當這些相反的電荷相遇時，就會發生中和(放電)。強烈的電荷中和會釋放出大量的光和熱，這些釋放出來的光就會形成【閃電】。
大多數閃電都是連兩次的。第壹次叫鉛閃，是壹種看不見的空氣叫鉛，下到近地面的地方。這種帶電的空氣就像壹根電線，為第二股電流建立了壹個導向。在導線接近地面的壹瞬間，壹個回接電流沿著這個導管向上跳躍，這個回接產生的閃光就是我們平時能看到的閃電。
打雷的原因
現在我們知道，電荷中和時會釋放出大量的光和熱，瞬間釋放出大量的熱量，將周圍的空氣加熱到30000攝氏度的高溫。當壹股強大的電流穿過空氣時，沿途的空氣會突然膨脹，同時會推動周圍的空氣，使空氣產生劇烈的振動。這時候產生的聲音就是【打雷】。(別忘了告訴寶寶，閃電是同時發生的，因為光速比音速快得多，所以我們總是先看到閃電。
如果閃電靠近，我們會聽到震耳欲聾的雷聲。如果閃電落在遠處，我們會聽到壹聲聽不見的雷聲。這是因為聲波被大氣折射，被地面物體反射。
閃電發生的必要條件
1.空氣應該非常潮濕；
2.雲必須大；
幹旱地區壹般不容易發生雷電。
閃電的過程
如果我們在兩個電極之間加壹個高電壓，讓它們靠得更近。當兩個電極接近壹定距離時，它們之間就會出現電火花，這種現象稱為“電弧放電”。
雷雨雲產生的閃電與上面提到的電弧放電非常相似，只是閃電稍縱即逝，但電極之間的火花卻可以存在很長時間。因為兩個電極之間的高電壓可以人為地維持很長時間，所以很難在放電後立即補充雷雨雲中的電荷。當積累的電荷達到壹定量時，在雲的不同部分之間或雲和地面之間形成壹個強電場。平均電場強度可達幾千伏/厘米，局部地區可高達10000伏/厘米。如此強的電場足以突破雲內外的大氣層，於是在雲與地面之間或雲的不同部分之間、不同雲之間激發出耀眼的閃光。這就是人們常說的閃電。
肉眼看到閃電的過程非常復雜。當雷雨雲移動到某處時，雲的中下部是強負電荷中心，雲底對面的下墊面成為正電荷中心，在雲底和地面之間形成強電場。在電荷越來越多，電場越來越強的情況下，在雲的底部首先出現壹段大氣電離很強的空氣柱，稱為級聯先導。這個電離氣柱壹步步延伸到地面。每壹步的先導都是直徑約5米、長50米、電流約100安培的昏暗光束。它以約150000米/秒的平均高速壹步步向地面延伸。離地5-50米左右時，地面突然反擊。反擊的渠道是從地面到雲底，沿著。回擊以50000km/s的更高速度從地面向雲底疾馳，發出極其明亮的光束，持續了40微秒，通過的電流超過10000安培，這是第壹次雷擊。幾秒鐘後，壹束從雲中發出的暗淡光束，攜帶著巨大的電流，沿著第壹次雷擊的路徑飛向地面，這就是所謂的直竄先導。在距離地面5-50米左右時，地面再次回擊，形成明亮的光束，這是第二次雷擊。然後和第二次壹樣，產生了第三次和第四次雷擊。通常3-4次雷擊構成壹次閃電過程。壹次閃電過程大約持續0.25秒。在這短暫的時間內，狹窄的閃電通道上會釋放出巨量的電能，從而形成強烈的爆炸，產生沖擊波，進而形成聲波向四周傳播。這是打雷還是“打雷”。
閃電的結構
已經詳細研究過的是線狀閃電，我們就以它為例講壹下閃電的結構。閃電是大氣中的脈沖放電現象。閃電由多個放電脈沖組成，這些脈沖之間的間隔非常短，只有百分之幾秒。壹個脈沖接壹個脈沖，隨後的脈沖沿著第壹個脈沖的路徑行進。現在已經研究清楚了，每個放電脈沖由壹個“先導”和壹個“反擊”組成。在第壹個放電脈沖爆發前，有壹個準備階段——“步進式”放電過程:在強電場的推動下，雲中的自由電荷迅速向地面移動。在運動過程中，電子與空氣分子發生碰撞，使空氣輕微電離並發光。第壹個放電脈沖的先導壹步步向下傳播，像壹條發光的舌頭。起初，光滑的舌頭只有十幾米長。幾千分之壹秒甚至更短的時間後，光滑的舌頭消失了。然後，在同壹段上，出現了壹條更長的輕舌(約30米長)，壹眨眼就消失了；然後壹條更長的光滑的舌頭出現了...光滑的舌頭以壹種“啃”的方式壹步壹步靠近地面。經過多次放電-消失，光滑的舌頭終於著地了。因為這種第壹次放電脈沖的先導是從雲中逐級傳播到地面的，所以稱為“步進先導”。在光舌的通道上，空氣已經被強烈電離，其導電性大大增加。空氣連續電離的過程只發生在很窄的通道內，所以電流強度很大。
當第壹個飛行員——天梯飛行員到達地面時，大量電荷立即通過高度電離的空氣通道從地面流向雲端。這股電流強到氣道冒火，出現壹條蜿蜒細長的光柱。這個階段被稱為“反攻”階段，也叫“主力排出”階段。天梯飛行員加上第壹次反擊構成了第壹次脈沖放電的全過程，持續時間只有百分之壹秒。
740)this . width = 740 " border = undefined >在第壹次脈沖放電過程之後，第二次脈沖放電過程僅在非常短的時間(4秒)之後發生。第二個脈沖也是從先導開始，到回程結束。但第壹次脈沖放電後，“堅冰已破，航線已開”，所以第二次脈沖的飛行員不會壹步步往下走，而是直接從雲端到達地面。這種導頻被稱為“直接通道導頻”。直導先導到達地面後，大約需要千分之幾秒的時間進行反擊，結束秒脈沖放電過程。然後是第三和第四個...直線領先和返回行程，完成多次脈沖放電過程。由於每次脈沖放電都會消耗雷雨雲中大量的累積電荷，未來的主放電過程越來越弱，直到雷雨雲中的電荷儲備耗盡才能停止脈沖放電，從而結束壹次閃電過程。
閃電的原因
雷雨時的大氣電場與晴天時有明顯的不同。造成這種差異的原因是雷雨雲中的電荷積累，形成雷雨雲的極性，產生閃電，引起大氣電場的巨大變化。但是雷雨雲是如何獲得電的呢？也就是說，雷雨雲中有哪些導致其帶電的物理過程？為什麽雷雨雲中可以積累如此多的電荷，並形成有規律的分布？本節將回答這些問題。我們前面說過，雷雨雲形成的宏觀過程和雷雨雲中的微物理過程都與雲的帶電密切相關。科學家們對雷雨雲的帶電機理和電荷的規律性分布進行了大量的觀察和實驗，積累了大量的數據，提出了各種解釋，有些說法還存在爭議。綜上所述，雲的起電機制主要有以下幾種:
A.對流雲初始階段的“離子流”假說
大氣中總是有大量的正離子和負離子。雲中的水滴上，電荷分布不均勻:最外層分子帶負電，內層帶正電，內層和外層的電位差約為0.25伏。為了平衡這種電位差，水滴必須“優先”吸收大氣中的負離子，這就使水滴逐漸帶負電。當對流開始時，較輕的正離子逐漸被上升氣流帶到雲的上部；而帶負電荷的雲滴因為比較重，留在下部，導致正負電荷分離。
B.冷雲中的電荷積累
當對流發展到壹定階段，雲體達到0℃以上高度時，雲中有過冷水滴、霰粒子和冰晶。這種由不同相態的水汽冷凝物組成，溫度低於0℃的雲，稱為冷雲。冷雲的電荷形成和積累過程如下:
A.冰晶和霰粒子之間的摩擦碰撞帶電
霰顆粒由凍結的水滴組成，呈白色或乳白色，結構較脆。因為過冷水滴經常與它碰撞，釋放潛熱，所以它的溫度壹般比冰晶高。冰晶中含有壹定量的自由離子(OH-或OH+)，離子的數量隨著溫度的升高而增加。由於霰與冰晶接觸部分的溫差，高溫端的自由離子必然多於低溫端，所以離子必然從高溫端向低溫端遷移。在離子遷移過程中，較輕的帶正電荷的氫離子速度較快，而較重的帶負電荷的氫氧根離子(OH-)速度較慢。所以在壹定時期內出現了冷端H+離子過剩的現象，導致高溫端負極化，低溫端正極化。當冰晶與霰粒子接觸後分離，溫度較高的霰粒子帶負電，溫度較低的冰晶帶正電。在重力和上升氣流的作用下，較輕的帶正電的冰晶集中在雲的上部，而較重的帶負電的霾粒子停留在雲的下部，從而導致冷雲上部帶正電，下部帶負電。
b、過冷水滴與霰粒子碰撞凍結發電。
雲中有許多水滴在溫度低於0℃時不會凍結。這種水滴稱為過冷水滴。過冷水滴是不穩定的。只要稍微晃動壹下，就會立刻凍成冰粒。過冷水滴與霰粒子碰撞時，會立即凍結，稱為碰撞凍結。當碰撞發生時，過冷水滴的外部立即凍結成冰殼，但其內部暫時保持液態，由於外部凍結釋放的潛熱傳遞到內部，內部液態過冷水的溫度高於外部冰殼的溫度。溫差使得凍結的過冷水滴外部帶正電，內部帶負電。當內部也結冰時，雲滴膨脹分裂，外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑，隨氣流飛向雲的上部，帶負電的凍滴核心部分附著在較重的霰粒上，使霰粒帶負電，停留在雲的中下部。
C.水滴是帶電的，因為它們含有稀薄的鹽。
除了上述冷雲的兩種起電機制，還有人提出起電機制是由於大氣中水滴所含的稀薄的鹽。當雲滴凍結時，冰的晶格可以容納負氯離子(Cl-)，但排斥正鈉離子(Na+)。所以水滴凍結的部分帶負電，未凍結的外表面帶正電(水滴凍結時是由內向外進行的)。在下落的過程中，水滴凍結的霰顆粒在凍結前從表面的水脫落，形成許多帶正電荷的小雲，而凍結的核心部分帶負電荷。由於重力和氣流的分離，帶正電的水滴被帶到了雲的上部，而帶負電的霰粒子則停留在雲的中下部。
D.暖雲中的電荷積累
以上提到了冷雲發電的壹些主要機制。在熱帶地區，壹些雲位於0℃以上，所以它們只含有水滴，沒有固體水粒子。這種雲被稱為暖雲或“水雲”。暖雲也會有閃電。在中緯度地區的雷雨雲中，0℃等溫線以下的雲部分是雲的暖區。在雲的暖區也有壹個起電過程。
在雷暴雲的發展過程中，上述機制可能在不同的發展階段發揮作用。然而，主要的起電機制仍然是由水滴凍結引起的。大量觀測事實表明，只有當雲頂呈現纖維狀細絲結構時，雲團才能發展成雷雨雲。飛機觀測還發現，雷雨雲中存在大量主要由冰、雪晶和霰粒子組成的雲粒子，大量電荷的積累是雷雨雲的快速帶電機制，只有在霰粒子生長過程中，通過碰撞、凍結和摩擦才能發生。
奇怪的閃電。
閃電有幾種形狀:最常見的線狀(或樹枝狀)閃電和片狀閃電，球狀閃電是非常罕見的閃電形狀。如果仔細區分，還可以分為條狀閃電、串珠狀閃電和火箭狀閃電。線狀閃電或樹枝狀閃電是人們經常看到的壹種閃電形狀。它有耀眼的光和非常薄的光。整個閃電就像壹根水平或向下懸掛的樹枝，在地圖上又像壹條支流眾多的河流。
線狀閃電與其他放電的區別在於，它的電流強度特別大，平均可達數萬安培，少數情況下可達20萬安培。這麽大的電流強度。它能摧毀和搖動樹木，有時還會傷害人。當它接觸到建築物時，往往會引起“雷擊”和火災。線狀閃電多是雲對地放電。
片狀閃電也是壹種常見的閃電形狀。看起來好像雲上有壹道閃光。這種閃電可能是雲後看不見的火花放電的背景光，也可能是雲中閃電被雲滴遮擋而產生的漫射光，也可能是出現在雲上部的成簇或閃爍的獨立放電現象。當雲層強度減弱，降水趨於停止時，經常會出現片狀閃電。是弱放電現象，多在雲中。
球形閃電雖然是非常罕見的閃電形狀，但卻是最引人註目的。它像壹個火球，有時又像壹朵盛開的發光的“繡球”菊花。大概是人頭大小，偶爾直徑幾米甚至幾十米。球形閃電有時在空中緩緩遊動，有時又完全靜止地懸在空中。它時而發出白光，時而發出流星般的粉色光芒。球狀閃電“喜歡”打洞。有時，它可以通過煙囪、窗戶和裂縫進入房子，在房子周圍轉壹圈，然後溜走。球狀閃電有時會發出嘶嘶聲，然後隨著壹聲悶響消失；有時候只是發出微弱的劈啪聲，不知不覺就消失了。球狀閃電消失後，空氣中可能會留下壹些難聞的氣體煙霧，有點像臭氧。球狀閃電的生命歷史並不長，大約幾秒到幾分鐘。
帶狀閃電。它由多次連續放電組成。在每個閃電之間，由於風的影響，閃電路徑移動，使得每個單獨的閃電相互靠近，形成壹條帶狀。皮帶寬度約為10米。如果這種閃電擊中房屋，會立即導致大面積燃燒。
串珠狀的閃電看起來像是在雲幕上滑行或穿過雲層拋向地面的連接線，也像是閃閃發光的珍珠項鏈。有人認為珠狀閃電似乎是線狀閃電向球狀閃電的過渡形式。串珠狀閃電經常跟隨線狀閃電，幾乎沒有時間間隔。
火箭閃電比其他種類的閃電慢很多，完全放電需要L-1.5秒。它的活動很容易用肉眼追蹤和觀察。
人們可以用自己的眼睛觀察各種形狀的閃電。但是，要仔細觀察閃電，最好是拍照。高速攝像機不僅可以記錄閃電的形狀，還可以觀測閃電的發展過程。利用壹些特殊的相機(比如手機相機)，我們還可以研究閃電的結構。