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闪电的形成,闪电是怎么形成的

来源:整理 时间:2022-12-23 09:29:21 编辑:好学习 手机版

1,闪电是怎么形成的

两带异电荷的云相摩擦。

闪电是怎么形成的

2,闪电到底是怎么形成的

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闪电到底是怎么形成的

3,闪电是由什么造成的

对于闪电产生原因,科学家一直在研究,各有所论: (1998年,一位西班牙物理学家认为,所谓的神秘球状闪电其成因并不神秘,这一现象很可能 是闪电产生过程中,磁场约束发光等离子体所形成。他建立了闪电磁场模型,认为关键是闪 电过程中形成的水平磁场和垂直磁场磁力线圈相互交织而成的磁力线网。在某些特殊情况下 ,这一磁力线网有可能会呈现出球形,而发光等离子体会被这一网所“俘获”而形成球状闪 电。这一火球效应会一直持续到等离子体开始冷却。研究人员指出,根据他们的预算,火球 持续时间最多可达10至15秒。当等离子体冷却后,电子开始被原子所束缚,等离子体内部电 阻变大、电流趋弱,周围的磁场也将随之瓦解,最终火球不复存在。)----这点给人以说明闪电产生的磁场可以产生闪电。

闪电是由什么造成的

4,闪电是怎么形成的

闪电是因为天空中的大量正负电荷聚集在一起引发强烈放电才形成的。在炎热的夏天,我们经常会看到天空中突然飘来一块乌云,紧接着来了几道尖锐的闪电,然后天雷滚滚,就下了暴雨。这是夏季正常的天气现象,蕴含着丰富的物理原理。一、闪电的特征闪电是指的是云与云之间,云与大地之间或云层各部位之间的强烈放电现象。闪电可分为线状闪电,球形闪电,紫色闪电等。我们最常见的就是线状闪电。一般情况下,闪电和雷声是同时发生的,但是我们所看到的是先打雷后闪电,这是因为它们在大气中传播的速度相差了很多导致的。二、闪电的形成原因在天空即将下雨的时候,天空中的积雨云层非常厚。云层中的正电荷和负电荷彼此吸引,但空气把它们阻隔开了。正电荷向上伸展,奔向了树木、山和等高大建筑物,而负电荷向下伸展,接近了地面。最后,正负电荷终于相遇,瞬间产生了巨大的电流,引发强烈放电现象,就形成了闪电。三、闪电的防范雨天户外,如果遇到闪电应该要及时防范,避免被闪电击中造成人身伤害。这时候就需要我们做到,除非绝对需要,不要轻易冒险外出。在室内要关紧门窗,远离含有金属的物品,尽量不要打电话,也不要去着急收阳台上晒的衣服。此外,如果你真的在户外而无法避免闪电,一定不要站在树下躲雨,这是非常危险的行为。很正常的自然现象,其中就会蕴含很多奇妙的物理原理。亲爱的读者朋友们,你们现在明白闪电到底是怎么形成了吗?如果有什么不懂的,欢迎在评论区中提出你们的疑问。

5,闪电由何产生

打雷和闪电是同时发生的,是由于带异种电荷的云层或云层与大地之间的一种放电现象,当带异种电荷的云层相互间的距离由于运动而缩小到一定距离时,正负电荷间的强大电势差将空气击穿而发生瞬间放电,放电时产生的放电火花就是我们见到的闪电,同时放电时产生的声音就是雷声。 同理,当带电云层运动时,地面相对应的地方产生感应电荷,若云层与地面或地面高大物体间距离较小,则云层与物体间的空气被击穿而发生瞬间放电产生雷电。 我们先看到闪电后听到雷声,是因此光的传播速度比声音的传播速度大得多,因此先看见闪电后听见雷声。
闪电形成的原因 气流在雷雨云中会因为水分子的摩擦和分解产生静电.这些电分两种.一种是带有正电荷粒子的正电,一种是带有负电荷粒子的负电.正负电荷会相互吸引,就象磁铁一样.正电荷在云的上端,负电荷在云的下端吸引地面上的正电荷.云和地面之间的空气都是绝缘体,会阻止两极电荷的电流通过.当雷雨云里的电荷和地面上的电荷变得足够强时,两部分的电荷会冲破空气的阻碍相接触形成强大的电流,正电荷与负电荷就此相接触.当这些异性电荷相遇时便会产生中和作用(放电).激烈的电荷中和作用会放出大量的光和热,这些放出的光就形成了[闪电]. 大多数的闪电都是连接两次的.第一次叫前导闪接,是一股看不见的空气叫前导,一直下到接近地面的地方.这一股带电的空气就象一条电线,为第二次电流建立一条导路.在前导接近地面的一刹那,一道回接电流就沿着这条导路跳上来,这次回接产生的闪光就是我们通常所能看到的闪电了.
云层的摩擦,不仅是闪电还有雷声。

6,闪电是如何形成的有什么形状

首先,什么是雷电,这个就不说了,我说几个雷电的特点。1.雷电多发在夏季,伴随大雨以上,有充足的雨水2.越往两极雷电越少3.大风暴雨天气雷电频率和能量越高4.云层放电远多于与地面的放电目前的解释多采用摩擦生电的说法,但很明显有很多地方没法解释,但产生电的原因有多种,我们使用的电基本上全部来自于法拉第电磁感应理论,简单说就是线圈通过切割磁场产生电流,那么这和雷电有什么关系,我们能感觉出来是有那么一点的。磁场就不说了,地球自带磁场,但这个线圈哪里来呢,所以这个地方我对电磁感应理论的理解有必要和各位讨论下。我认为切割磁场产生的并不是电流,而是电压,带电粒子在磁场中运动会受到磁场影响受到固定方向的力,导致带电粒子向一个方向聚集,同性粒子电荷互相排斥会阻碍更多的聚集从而达成平衡,这形成了电压与电磁偏转力的均衡,影响电压的因素应该包括磁场强度,运动速度(切割磁场这个维度的相对速度),导体的容纳带电粒子的能力。实际上我们应该知道没有严格意义的导体与绝缘体之分,只在于电阻与电压,因此可以说任何物体在磁场中的运动都可以产生电压。说回到雷电的事,如果上面的理论成立的话,雷电的产生就很好理解了,云层在地磁场中的运动产生了电压,当条件足够的时候,电子开始向一端聚集,聚集的电压足够,就会击穿绝缘的空气,产生放电,这就是闪电。这能够较好的解释我们常见的一些现象。1.云层越厚越容易闪电,因为这个形状能让电子更多的聚集,产生更大的电压2.夏天容易闪电,这有多个有利因素,温差大,风速就大,产生的电磁力大导致更大的电位差,夏天蒸发量大,空气湿度大,云层含水量大,电阻小3.闪电开道,特别是冷热峰的交汇,形成前锋的云层非常厚,因此前锋的雷电密集4.赤道带的雷电明显多于两级,这也是多个因素,一个是雨水蒸发量大,二是两级非液态水的电阻大,三是磁场强度5.夏季常见的正午暴雨雷电较少,主要是因为多为垂直对流。这有几个推论,希望有人能验证下。1.云层运动方向与雷电有关,东西方向雷电多,而南北运动的雷电少,这个没有数据,有数据可以做下定量分析,但估计模型很复杂2.地磁异常地区雷电发生应该有明显的差异,但这类地区通常是金属矿,导电性强本身就有利于雷电发生,但观察云层间放电应该有异常3.冬季由于水的电阻加大,雷电产生几率小,这个有条件也可以定量分析4.从严格意义说,大气放电是电子的流动,因此只有负电极的产生,正电极是由于失去电子和地面的电荷排斥产生的,因此东西向运动的放电会有明显差异,某个方向的运动才会产生云层向地面的放电,而电子向上运动,在云层下部形成正极从而吸引地面电子聚集引起的放电条件要差很多,这种放电会明显少。5.就星体来说,有雷电的就有磁场,还得有大气或者相对于地面高速运动的尘粒,得有足够的能量来源我的观点大概就这些,基本都是初中知识,拿出来也是一直没看到有更合理的说法,不吐不快,希望与各位相互讨论。

7,闪电是怎样形成的

闪电是怎么形成的?。 如果我们在两根电极之间加很高的电压,并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时,在它们之间就会出现电火花,这就是所谓“弧光放电”现象。 雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久,而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米,局部区域可以高达1万伏特/厘米。 这么强的电场,足以把云内外的大气层击穿,于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。 肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5─50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击。相隔几秒之后,从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导,当它离地面5─50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3─4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。

8,闪电的形成

闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象(一般发生在积雨云中)。 积雨云通常产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇;负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米),但最长可达数千米。 闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。闪电距离近,听到的就是尖锐的爆裂声;如果距离远,听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表,听到雷声后即把它按停,然后用所得的秒数除以3,即可大致知道闪电离你有几千米。
有很多见解:1;带不同种电荷的两大片云相遇而产生的一种放电现象 2:是有云和云之间的正电和负电产生的 3:美科学家认为x和伽马射线才是闪电形成主因 通常人们认为闪电是由大气层中的电场作用形成的。但是,来自佛罗里达技术协会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔(joseph dwyer)表示,大气层中的电场产生闪电这一理论是错误的,大气层中的电场不可能达到产生闪电的电场强度。 德怀尔曾从事高能量微粒的研究工作,两年前他来到佛罗里达研究中心。在佛罗里达研究中心,聚集了许多从事闪电研究的科研人员。当德怀尔从学术报告中了解到伽马射线和x射线与闪电的形成有密切关系时,他对此产生了浓厚的兴趣并致力于该领域的研究。 许多科学家相信,当大气中形成强大的电场便能够产生闪电。尽管没有任何人真正看到这样的电场,但是,这些科学家仍确信这是闪电形成的正确解释。当德怀尔建立一个高能量辐射模型用来描述地球大气层电场的形成时,模型的实验结果使他为之震惊。他发现电场中伽马射线和x射线释放的能量,可为电场提供足够的电场强度产生闪电。在雷雨天气中,上升气流和下降气流推动水分子互相作用,释放出电子从而增强了电场强度,这些电子最终以接近光速的速度穿越空气。依据德怀尔的闪电形成理论,这些高速电子在电场中伽马射线或者x射线释放的能量作用下,与大气层其他微粒发生碰撞便产生强大的雷鸣声,并释放出电荷。 曾致力于闪电形成研究的佛罗里达大学马丁-乌曼(martin uman)称,“这项发现可能是科学理论的一个重大突破。德怀尔的理论还展示了闪电产生所需的伽马射线和x射线强度。”但是,对于闪电形成的确切解释尚仍不能定论。目前,德怀尔仍猜测某些特定条件下的电场也可以聚集足够的电场强度从而产生闪电。

9,闪电是怎样形成的

闪电形成的原因:闪电是通过气流在雷雨云中会因为水分子的摩擦和分解产生静电形成的,这些电分两种,一种是带有正电荷粒子的正电,一种是带有负电荷粒子的负电。正负电荷会相互吸引,就像磁铁一样。当这些异性电荷相遇时便会产生中和作用(放电)。激烈的电荷中和作用会放出大量的光和热,这些放出的光就形成了闪电。通常是暴风云(积雨云)产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇;负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。扩展资料:一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米),但最长可达数千米。闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。最常见的闪电是线形闪电,它是一些非常明亮的白色、粉红色或淡蓝色的亮线,它很像地图上的一条分支很多的河流,又好像悬挂在天空中的一棵蜿蜒曲折、枝杈纵横的大树。线形闪电的“脾气”早已被科学工作者摸透,用连续高速的照相机可以完整地记录线形闪电的全过程,并能在实验室成功地进行模拟实验。闪电和雷声是同时发生的,但它们在大气中传播的速度相差很大,因此人们总是先看到闪电然后才听到雷声。光每秒大约能走30万公里,而声音只能走340米。根据这个现象,我们可以从看到闪电起到听到雷声止,这一段时间的长短,来计算闪电发生处离开我们的距离。假如闪电在西北方,隔10秒听到了雷声,说明这块雷雨距离我们约有3400米远。参考资料:搜狗百科——闪电
闪电形成的原因:闪电是通过气流在雷雨云中会因为水分子的摩擦和分解产生静电形成的,这些电分两种,一种是带有正电荷粒子的正电,一种是带有负电荷粒子的负电。正负电荷会相互吸引,就像磁铁一样。当这些异性电荷相遇时便会产生中和作用(放电)。激烈的电荷中和作用会放出大量的光和热,这些放出的光就形成了闪电。通常是暴风云(积雨云)产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟
气流在雷雨云中会因为水分子的摩擦和分解产生静电.这些电分两种.一种是带有正电荷粒子的正电,一种是带有负电荷粒子的负电.正负电荷会相互吸引,就象磁铁一样.正电荷在云的上端,负电荷在云的下端吸引地面上的正电荷.云和地面之间的空气都是绝缘体,会阻止两极电荷的电流通过.当雷雨云里的电荷和地面上的电荷变得足够强时,两部分的电荷会冲破空气的阻碍相接触形成强大的电流,正电荷与负电荷就此相接触.当这些异性电荷相遇时便会产生中和作用(放电).激烈的电荷中和作用会放出大量的光和热,这些放出的光就形成了[闪电]. 大多数的闪电都是连接两次的.第一次叫前导闪接,是一股看不见的空气叫前导,一直下到接近地面的地方.这一股带电的空气就象一条电线,为第二次电流建立一条导路.在前导接近地面的一刹那,一道回接电流就沿着这条导路跳上来,这次回接产生的闪光就是我们通常所能看到的闪电了.
带正电荷的云层和负电荷的云层接触放电产生闪电 本身云中有大量的负荷,当负荷够多了,就会与地面的一些东西(树 、地面 所以我们避雨时不要在树下面躲雨,还有打雷时不要光脚)产生电场,产生的那些光。就是我们说的闪电了。 把220v电的正负极碰到一起 就会打出火花,同理,带有正负电荷的云层接近时 也会打出火花,就是闪电。 1;带不同种电荷的两大片云相遇而产生的一种放电现象 2:是有云和云之间的正电和负电产生的 3:美科学家认为X和伽马射线才是闪电形成主因 通常人们认为闪电是由大气层中的电场作用形成的。但是,来自佛罗里达技术协会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔(Joseph Dwyer)表示,大气层中的电场产生闪电这一理论是错误的,大气层中的电场不可能达到产生闪电的电场强度。 德怀尔曾从事高能量微粒的研究工作,两年前他来到佛罗里达研究中心。在佛罗里达研究中心,聚集了许多从事闪电研究的科研人员。当德怀尔从学术报告中了解到伽马射线和X射线与闪电的形成有密切关系时,他对此产生了浓厚的兴趣并致力于该领域的研究。 许多科学家相信,当大气中形成强大的电场便能够产生闪电。尽管没有任何人真正看到这样的电场,但是,这些科学家仍确信这是闪电形成的正确解释。当德怀尔建立一个高能量辐射模型用来描述地球大气层电场的形成时,模型的实验结果使他为之震惊。他发现电场中伽马射线和X射线释放的能量,可为电场提供足够的电场强度产生闪电。在雷雨天气中,上升气流和下降气流推动水分子互相作用,释放出电子从而增强了电场强度,这些电子最终以接近光速的速度穿越空气。依据德怀尔的闪电形成理论,这些高速电子在电场中伽马射线或者X射线释放的能量作用下,与大气层其他微粒发生碰撞便产生强大的雷鸣声,并释放出电荷。 曾致力于闪电形成研究的佛罗里达大学马丁-乌曼(Martin Uman)称,“这项发现可能是科学理论的一个重大突破。德怀尔的理论还展示了闪电产生所需的伽马射线和X射线强度。”但是,对于闪电形成的确切解释尚仍不能定论。目前,德怀尔仍猜测某些特定条件下的电场也可以聚集足够的电场强度从而产生闪电
1;带不同种电荷的两大片云相遇而产生的一种放电现象 2:是有云和云之间的正电和负电产生的 3:美科学家认为X和伽马射线才是闪电形成主因 通常人们认为闪电是由大气层中的电场作用形成的。但是,来自佛罗里达技术协会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔(Joseph Dwyer)表示,大气层中的电场产生闪电这一理论是错误的,大气层中的电场不可能达到产生闪电的电场强度。 德怀尔曾从事高能量微粒的研究工作,两年前他来到佛罗里达研究中心。在佛罗里达研究中心,聚集了许多从事闪电研究的科研人员。当德怀尔从学术报告中了解到伽马射线和X射线与闪电的形成有密切关系时,他对此产生了浓厚的兴趣并致力于该领域的研究。 许多科学家相信,当大气中形成强大的电场便能够产生闪电。尽管没有任何人真正看到这样的电场,但是,这些科学家仍确信这是闪电形成的正确解释。当德怀尔建立一个高能量辐射模型用来描述地球大气层电场的形成时,模型的实验结果使他为之震惊。他发现电场中伽马射线和X射线释放的能量,可为电场提供足够的电场强度产生闪电。在雷雨天气中,上升气流和下降气流推动水分子互相作用,释放出电子从而增强了电场强度,这些电子最终以接近光速的速度穿越空气。依据德怀尔的闪电形成理论,这些高速电子在电场中伽马射线或者X射线释放的能量作用下,与大气层其他微粒发生碰撞便产生强大的雷鸣声,并释放出电荷。 曾致力于闪电形成研究的佛罗里达大学马丁-乌曼(Martin Uman)称,“这项发现可能是科学理论的一个重大突破。德怀尔的理论还展示了闪电产生所需的伽马射线和X射线强度。”但是,对于闪电形成的确切解释尚仍不能定论。目前,德怀尔仍猜测某些特定条件下的电场也可以聚集足够的电场强度从而产生闪电

10,闪电是怎么产生的

闪电的过程 如果我们在两根电极之间加很高的电压,并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时,在它们之间就会出现电火花,这就是所谓“弧光放电”现象。 雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久,而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米,局部区域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场,足以把云内外的大气层击穿,于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。 肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5—50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击。相隔几秒之后,从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导,当它离地面5—50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3—4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。 闪电的结构 被人们研究得比较详细的是线状闪电,我们就以它为例来讲述闪电的结构。闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒。脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,象一条发光的舌头。开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,所以叫做“阶梯先导”。在光舌行进的通道上,空气已被强烈地电离,它的导电能力大为增加。空气连续电离的过程只发生在一条很狭窄的通道中,所以电流强度很大。 当第一个先导即阶梯先导到达地面后,立即从地面经过已经高度电离了的空气通道向云中流去大量的电荷。这股电流是如此之强,以至空气通道被烧得白炽耀眼,出现一条弯弯曲曲的细长光柱。这个阶段叫做“回击”阶段,也叫“主放电”阶段。阶梯先导加上第一次回击,就构成了第一次脉冲放电的全过程,其持续时间只有百分之一秒。 740)this.width=740" border=undefined> 第一个脉冲放电过程结束之后,只隔一段极其短暂的时间(百分之四秒),又发生第二次脉冲放电过程。第二个脉冲也是从先导开始,到回击结束。但由于经第一个脉冲放电后,“坚冰已经打破,航线已经开通”,所以第二个脉冲的先导就不再逐级向下,而是从云中直接到达地面。这种先导叫做“直窜先导”。直窜先导到达地面后,约经过千分之几秒的时间,就发生第二次回击,而结束第二个脉冲放电过程。紧接着再发生第三个、第四个….。直窜先导和回击,完成多次脉冲放电过程。由于每一次脉冲放电都要大量地消耗雷雨云中累积的电荷,因而以后的主放电过程就愈来愈弱,直到雷雨云中的电荷储备消耗殆尽,脉冲放电方能停止,从而结束一次闪电过程。 闪电的成因 雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异,产生这种差异的原因,是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性,由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化。但是雷雨云的电是怎么来的呢? 也就是说,雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题。前面我们已经讲过,雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程,与云的起电有密切联系。科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布,进行了大量的观测和实验,积累了许多资料并提出了各种各样的解释,有些论点至今也还有争论。归纳起来,云的起电机制主要有如下几种: A.对流云初始阶段的“离子流”假说 大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的:最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0.25伏特。为了平衡这个电位差,水滴必须“优先吸收大气中的负离子,这样就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离。 B.冷云的电荷积累 当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种: a. 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电 霰粒是由冻结水滴组成的,呈白色或乳白色,结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差,高温端的自由离子必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后又分离时,温度较高的霰粒就带上负电,而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流的作用下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。 b. 过冷水滴在霰粒上撞冻起电 在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结,这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,马上就会冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻。当发生撞冻时,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结释放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电。当内部也发生冻结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部。 c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电 除了上述冷云的两种起电机制外,还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+)。因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。 d.暖云的电荷积累 上面讲了一些冷云起电的主要机制。在热带地区,有一些云整个云体都位于0℃以上区域,因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的部分,就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。 在雷雨云的发展过程中,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是,最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明,只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。 奇形怪状的闪电 闪电的形状有好几种:最常见的有线状(或枝状)闪电和片状闪电,球状闪电是一种十分罕见的闪电形状。如果仔细区分,还可以划分出带状闪电、联珠状闪电和火箭状闪电等形状。线状闪电或枝状闪电是人们经常看见的一种闪电形状。它有耀眼的光芒和很细的光线。整个闪电好象横向或向下悬挂的枝杈纵横的树枝,又象地图上支流很多的河流。 线状闪电与其它放电不同的地方是它有特别大的电流强度,平均可以达到几万安培,在少数情况下可达20万安培。这么大的电流强度。可以毁坏和摇动大树,有时还能伤人。当它接触到建筑物的时候,常常造成“雷击”而引起火灾。线状闪电多数是云对地的放电。 片状闪电也是一种比较常见的闪电形状。它看起来好象是在云面上有一片闪光。这种闪电可能是云后面看不见的火花放电的回光,或者是云内闪电被云滴遮挡而造成的漫射光,也可能是出现在云上部的一种丛集的或闪烁状的独立放电现象。片状闪电经常是在云的强度已经减弱,降水趋于停止时出现的。它是一种较弱的放电现象,多数是云中放电。 球状闪电虽说是一种十分罕见的闪电形状,却最引人注目。它象一团火球,有时还象一朵发光的盛开着的“绣球”菊花。它约有人头那么大,偶尔也有直径几米甚至几十米的。球状闪电有时候在空中慢慢地转游,有时候又完全不动地悬在空中。它有时候发出白光,有时候又发出象流星一样的粉红色光。球状闪电“喜欢”钻洞,有时候,它可以从烟囱、窗户、门缝钻进屋内,在房子里转一圈后又溜走。球状闪电有时发出“咝咝”的声音,然后一声闷响而消失;有时又只发出微弱的噼啪声而不知不觉地消失。球状闪电消失以后,在空气中可能留下一些有臭味的气烟,有点象臭氧的味道。球状闪电的生命史不长,大约为几秒钟到几分钟。 带状闪电。它由连续数次的放电组成,在各次闪电之间,闪电路径因受风的影响而发生移动,使得各次单独闪电互相靠近,形成一条带状。带的宽度约为10米。这种闪电如果击中房屋,可以立即引起大面积燃烧。 联珠状闪电看起来好象一条在云幕上滑行或者穿出云层而投向地面的发光点的联线,也象闪光的珍珠项链。有人认为联珠状闪电似乎是从线状闪电到球状闪电的过渡形式。联珠状闪电往往紧跟在线状闪电之后接踵而至,几乎没有时间间隔。 火箭状闪电比其它各种闪电放电慢得多,它需要l—1.5秒钟时间才能放电完毕。可以用肉眼很容易地跟踪观测它的活动。 人们凭自己的眼睛就可以观测到闪电的各种形状。不过,要仔细观测闪电,最好采用照相的方法。高速摄影机既可以记录下闪电的形状,还可以观测到闪电的发展过程。使用某些特种照相机(如移动式照相机),还可以研究闪电的结构。
带正电荷的云朵和带负电荷的云朵碰撞 在一起,所产生的电火花。
暴风云通常产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇;负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米),但最长可达数千米。 闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。闪电距离近,听到的就是尖锐的爆裂声;如果距离远,听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表,听到雷声后即把它按停,然后以3来除所得的秒数,即可大致知道闪电离你有几千米。 闪电有个好听的别名,叫做“千里镜”。
带正电荷的云和带负电荷的云“激情”碰撞
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