闪电是如何产生的?

发布网友 发布时间：2022-04-23 07:14

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热心网友 时间：2022-06-17 08:56

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*，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。

热心网友 时间：2022-06-17 08:56

有很多原因：
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

热心网友 时间：2022-06-17 08:57

闪电是发生在积雨云层中的一种放电现象。最常见的是线状闪电，有的像大树枝，有的弯曲如蛇，有时单条出现，有时双条出现。还有链状闪电，它像一条光链在空中挥舞，不时改变开头和位置。此外，还有片状闪电。这种闪电是一片片地散布在空中，照亮了周围的云层。最奇特的要数球形闪电了。它就像一个大火球一样在空中出现，有时在空中运动，有时在地上乱窜，有时会袭击人的身体，有时会闯入室内。浓密的积雨云由许多云朵组成，聚集着大量的正负电荷。通常是云层上部带正电荷，云层下部带负电荷。这样，同种相斥、异种相吸，在地面就感应出大量正电荷。当云中的电荷越聚越多，达到一定数量时，云与地面间的空气层就会被击穿，强行汇合。这时，伴随着极强的电流，空气被烧得炽热，就会发出耀眼的白光，产生电火花。

热心网友 时间：2022-06-17 08:58

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