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闪电时云层间的电压可达到多少伏

时间:2023-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:一些不相信上帝的有识之士试图解释雷电的起因。为了揭开闪电之谜,科学家把气球放到雷电云层中进行探测;派飞机围绕雷电云层飞行,甚至穿越雷电云层;用火箭触发闪电等。科学家们发现:多数情况下,雷电云层的厚度超过3000米才能产生闪电。这种解释也难免有些牵强,因为闪电经常发生在降雨之前,而不全是在降雨后或降雨过程中。正负电荷的分离正是这些上下运动的剧烈气流在起作用。

闪电是什么

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。阳电荷和阴电荷彼此相吸,但空气不是良好的传导体。

阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有阴电的云层相遇;阴电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的障碍而连接上,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,但最长可达数千米。

闪电的温度,从17000度至28000度不等,也就是等于太阳表面温度的3至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。

闪电的类型

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。

闪电除了线形闪电,另外还有球形闪电和链形闪电,这两种闪电都比较少见。

球形闪电多半在强雷雨的恶劣天气里才会出现。在线形闪电过后,天空突然出现一个火球,火球沿着弯曲的路径在天空飘游,有时也可能停止不动,悬在空中。这种火球喜欢钻洞,有时会从烟囱、窗户、门缝等窜入屋内,然后再溜出屋去。

比起球形闪电,链形闪电的踪迹更难寻觅。目前,人们只知道它也是出现在线形闪电之后,与线形闪电出现在同一路径上,它像一排发光的链球挂在天空,在云层的衬托下好像一条虚线在云幕上慢慢滑行。

我们常见的线状闪电,犹如枝杈丛生的一根树枝,蜿蜒曲折。带状闪电与线状闪电相似,只是亮的通道比较宽,看上去好像一条较亮的亮带。球状闪电一般发生在线状闪电之后,它是一个直径为0.2米左右的火球,发出红色或橘黄色的光,偶然发出美丽的绿色,一般维持几秒钟。火球在空中随风飘移,喜欢沿物体边缘滑行,还能穿过缝隙进入室内,当它行将消失时会发生震耳的爆炸声。

闪电是怎样形成的

18世纪以前,中国古代认为雷电是雷公、电母制造出来的。西方人相信雷电是上帝发怒的结果,是上帝就用来惩罚做坏事的人的。因此人们对雷电总怀有恐惧心理。一些不相信上帝的有识之士试图解释雷电的起因。

最早探索出雷电奥秘的是美国科学家富兰克林。他用风筝实验,证明了天上的电与地上的电是相同的,“闪电就是电火花”。但时至今日,科学家们仍然还没有完全弄明白雷电到底是怎么产生的。

为了揭开闪电之谜,科学家把气球放到雷电云层中进行探测;派飞机围绕雷电云层飞行,甚至穿越雷电云层;用火箭触发闪电等。但是通过这些活动,对雷电的了解仍是微不足道。

科学家们发现:多数情况下,雷电云层的厚度超过3000米才能产生闪电。云层上部往往带正电,云层底部带负电。当正负电荷间的电场足够强时,就击穿空气产生闪电。一般而言,云层越厚雷电越激烈。到底是什么驱使正负电荷分开的呢?

不少科学家认为,降雨可能是个原因。他们解释说:下落的大雨滴或冰球携带负电荷,而像小尘粒和冰晶这样的带正电的微粒就在云层上部积累起来,结果就使云层上部带正电,下部带负电,产生足以引起闪电的电场。

这种解释也难免有些牵强,因为闪电经常发生在降雨之前,而不全是在降雨后或降雨过程中。另外,也无法解释在火山爆发时为何也会产生闪电现象。

于是,有人又提出另一种看法:认为雷电云的电荷是在云层外产生的,大气中的过量正电荷被吸附到上部云层里,它们又吸引云层上方大气中的负电荷,这些负电荷就附着在不断被气流裹挟而下的云粒上。正负电荷的分离正是这些上下运动的剧烈气流在起作用。

然而,这一假说也并未得到证实。看来要解释清楚这一自然现象,并不那么容易,还需要进一步了解雷电云的内部作用过程,方能令人满意地解释闪电现象。

即使这一问题解决了,也还有其他的问题有待去弄清楚。如:为何闪电通常总是怪模怪样地呈“之”字形?为什么闪电更多地发生在陆地上而不是水面上?为什么闪电总发生在夏天,而不是冬天呢?为什么雷电通常会击毁高处的物体,但又并非总是如此呢?这一个一个的谜等待着我们去揭开。

联珠状闪电之谜

各种闪电中,最罕见的是联珠状闪电,世界上绝大多数人都未曾见过它。这种闪电形如一串发光的珍珠从云低伸向地面。

1916年5月8日,在德国德累斯顿城市的一所钟楼上空,曾发生过一次联珠状闪电,并有了记载。人们首先看到一个线状闪电从云低伸下来。接着人们看见线状闪电的通道变宽,颜色也由白色变为黄色。不久闪电通道渐渐变暗,但整个通道不是在同时间均匀地变暗,因此明亮的通道变成一串珍珠般的亮点,从云间垂挂下来,美丽动人。人们估计亮珠有32颗,每颗直径为5米。之后,亮珠逐渐缩小,形状变圆。最后亮度越来越暗,直至完全熄灭。由于联珠状闪电出现的机会极少,维持的时间也极短,因此人们对这种闪电的成因研究得很少,形成的原因尚不清楚。

树枝状闪电之谜

夏天,雷电交加的晚上雷声隆隆,火花在天空中闪亮,一道道明亮刺眼的闪电划破寂寞的夜空。人们常常见到的闪电大多是分岔的枝条状而非平直的线条状,这其中的奥妙却不为大多数人所了解。

荷兰科学家解释说,大气放电过程中存在两种气体,放电时如同两种不同黏度的液体混合,最终会产生分岔的枝条形状。

来自荷兰阿姆斯特丹CWI研究所的科学家曼努埃尔·艾里亚斯介绍说,闪电中有两种不同的媒介,即中性气体和一个充斥着电离气体的通道。在放电过程中,通道会在最佳时间形成一个理想导体,也就是说电流可以在其中无阻力地流动。在同一时刻,电离气体和中性气体原本存在的界限不稳定,两种气体交融,因而出现了分岔的枝条状现象。

科学家解释说,这一现象类似两种不同黏度的液体互相渗透出现的结果。科学家还解释说,大气中的放电过程是否会出现分枝现象取决于电场的强度。如果电场强度大,即使阴极和阳极气体之间只是相隔数毫米,也可能迅速形成“枝繁叶茂”的闪电现象。

闪电为何总是弯弯曲曲的

强电流在穿越空空荡荡的天空之际,碰到的阻力理当很少。但是,出现在人们眼前的闪电,为什么会呈现扭曲状呢?

国外气象专家研究后认为,每逢暴风雨来临之时,雨点就能获得额外的电子,而电子是带负电的。

根据异电相吸的原理,这些多余的电子会追寻地面上的正电荷。无数的雨点流出云层后,它所携带的电子会不断碰撞别的电子,使之变成游离电子,因而产生传导性的轨迹。

空气中散布着大量不规则形状的带电粒子群,传导轨迹在这些带电粒子群中间跳跃着迂回延伸。于是,负电荷在到达地面与正电荷接触之前,闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。

袭击的时间

就在你阅读这篇文章的时候,世界各地大约正有1800个雷电交加在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电,其中有100次袭击了地球。

闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物,借雨水冲下地面。一年当中,地球上每一公顷土地都可获得几千克这种从高空来的免费肥料。

乌干达首都坎帕拉和印度尼西亚的爪哇岛,是最易受到闪电袭击的地方。据统计,爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电,则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次,当时死了21个人。

谁受到袭击

闪电的受害者有2/3以上在户外受到袭击。在闪电击死的人中,85%是男性,年龄大多在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。

苏利文也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员,曾被闪电击中7次。闪电曾经烫焦他的眉毛,烧着他的头发,灼伤他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他抛到汽车外面。他轻描淡写地说:“闪电总是有办法找到我。”

小知识大视野

防雷击须知:不要站在大树下;不要让自己成为四周最高的物体;放下所有的金属物件;不要骑自行车;不要使用电话、水管或接上插头的电器;远离门、窗、暖气炉和炉灶、烟囱。雨雷天气,屋内最安全的地方是楼下最大一个房间的中央。

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