为什么会打雷?闪电和雷电是如何形成的?

以下文章来源于玉米实验室 ,作者毛毛

玉米实验室.

在太阳系外银河系的边缘有个玉米星球,玉米熊就生活在这里。玉米熊可以随手解救孩子们的不快乐,也可以让他们安全的成长,还能在小脑袋里面装满世界的秘密。现在玉米熊已经飞抵地球,你得快点跟上了。

各位大朋友和小朋友,欢迎收听玉米熊放学小报,今天是2022年8月24日星期三,这里是玉米实验室。

闪电是如何形成的?

大家好,我是不怕打雷的毛毛。

我喜欢有雷阵雨的夏日夜晚,躺在窗边静静地看着闪电,听着轰隆隆的雷声,渐渐入睡。闪电划过天际,美得一塌糊涂,有数据表明,地球上每年大约会产生14亿次闪电,而大部分人其实并不了解闪电究竟是如何形成的。

当空中的冷暖气流相遇时,暖空气会上升,而在上升的过程中,暖空气中的水滴和冷空气中冰晶会彼此碰撞再分开,这种摩擦会使云层中会产生净电荷。分开之后,上升的气流会将较轻带有正电荷的冰晶继续抬升到云层的上部,而较重的带有负电荷的冰水混合物则会沉积到云层的中下部,造成云层上半部分带正电,中下部带负电的电荷分离现象。

闪电就是由于云层中的电位差不断增加而产生的。根据闪电在云层中发生位置的不同,可以分为云中、云间和云地之间三种放电模式。在生活中,大部分闪电其实都是在云中发生的,而云地之间的闪电对我们人类生产生活产生的影响最大。简单地说,云中闪电就是在云层之中由于空气对流,正负电荷发生了剧烈地变化,使得云层的上部和中下部产生两个足够强的相反电位,带正电的区域就会向带负电的区域放电,闪电便会在云层之中产生。

云中闪电

云地闪电

下面,我们来详细了解一下云地之间的闪电。在一次正常闪电之前,云层中的电荷分布是这样的:在底部是少量的正电荷,中下部是大量的负电荷,上部是大量的正电荷(如图一)。而云地之间要想产生闪电,电子会最先从云层的中下部和底部开始向下呈阶梯状移动。

形象点儿说 ,就是云层中下部与底部和地面形成的电场强度越来越大,在云层底部产生了一个被强烈电离的气柱,这个电离气柱呈阶梯状逐渐向地面延伸。这种直径约为5米,每一级长约50米,平均速率为每秒15万千米的暗淡光柱被称为梯级先导。

当梯级先导一级一级向下传递,离地面只有5至50米的距离时,就像接通了一根导线,强大的电流以极快的速度从地面经由梯级先导导流至云层,这一个过程称为回击(如图二)。回击的速度之快可以达到每秒5万千米,通过的电流超过1万安培,整个过程会发出明亮无比的光柱照亮夜空。当第一次回击完成之后,如果云层中还有足够的电量,上述过程还可以重复两到三次。而回击中那明亮光柱就是我们所见的闪电,由于短时间内,狭窄的闪电通道上要释放巨大的电能,会产生冲击波,形成声波向四周传开,这就是我们听到的雷声。

图一

图二

闪电不仅美丽壮观,甚至对我们的环境也有一定的好处,但是也要注意,闪电也是危险的,每年大约有2000人死于闪电,雷雨天一定要注意安全。

END

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