
在浩瀚的自然界中,雷電以其震撼人心的力量和無(wú)與倫比的壯觀景象,成為了人們心中既神秘又敬畏的存在。每當(dāng)烏云密布、雷聲轟鳴之時(shí),我們不禁會(huì)思考:這震撼人心的雷電究竟是如何形成的呢?
雷電,作為大氣中的一種強(qiáng)烈放電現(xiàn)象,蘊(yùn)含著巨大的能量和潛在的破壞力。它既是自然界中不可或缺的一部分,也是人類(lèi)探索自然奧秘的重要對(duì)象。

雷電的形成始于云層的內(nèi)部。在雷暴云的發(fā)展過(guò)程中,云內(nèi)的水滴、冰晶等水成物粒子在上升氣流的作用下不斷碰撞、摩擦。這個(gè)過(guò)程中,粒子表面的電荷會(huì)發(fā)生分離,形成正負(fù)電荷的累積。由于水滴和冰晶在形狀、大小、質(zhì)量等方面的差異,它們所攜帶的電荷種類(lèi)也會(huì)有所不同。通常情況下,較輕的正電荷會(huì)聚集在云層上部,形成正電荷中心;而較重的負(fù)電荷則沉積在云層底部,形成負(fù)電荷中心。這種電荷的分離和累積,為雷電的形成提供了必要的條件。

隨著云層內(nèi)電荷的不斷累積,云層與地面之間,以及云層內(nèi)部不同電荷區(qū)之間,會(huì)逐漸形成一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)的強(qiáng)度隨著電荷的累積而不斷增強(qiáng),直至達(dá)到或超過(guò)空氣的擊穿閾值。空氣擊穿閾值是指空氣在特定條件下能夠發(fā)生電離并形成導(dǎo)電通道所需的最低電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)這個(gè)閾值時(shí),空氣分子將被電離,形成大量的自由電子和離子,從而建立起一條導(dǎo)電通道,使得電荷能夠迅速流動(dòng)并釋放能量。
在這個(gè)過(guò)程中,電荷的累積和電場(chǎng)的增強(qiáng)是相互促進(jìn)的。一方面,電荷的累積使得電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增大;另一方面,電場(chǎng)的增強(qiáng)又加速了電荷的移動(dòng)和分離,進(jìn)一步促進(jìn)了電荷的累積。這種正反饋機(jī)制使得電場(chǎng)強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到擊穿閾值,為雷電的爆發(fā)創(chuàng)造了條件。
當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿閾值時(shí),空氣中的導(dǎo)電通道被瞬間打開(kāi),電荷開(kāi)始迅速流動(dòng)并釋放能量。這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈電流和電磁輻射就是我們所看到的閃電和聽(tīng)到的雷鳴聲。閃電的形成是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程,它涉及到電荷的迅速移動(dòng)、電場(chǎng)的急劇變化以及電磁輻射的強(qiáng)烈發(fā)射等多個(gè)物理現(xiàn)象。
在閃電通道中,電流強(qiáng)度可達(dá)數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)安培,溫度高達(dá)數(shù)萬(wàn)攝氏度。這種高溫高壓的環(huán)境使得空氣迅速膨脹并發(fā)出震耳欲聾的雷鳴聲。同時(shí),閃電還伴隨著強(qiáng)烈的光輻射和電磁脈沖,對(duì)周?chē)碾娮釉O(shè)備、通訊線路等造成干擾或破壞。
閃電的傳播路徑往往呈現(xiàn)出曲折多變的形態(tài)。這是由于空氣密度、溫度、濕度等因素的不均勻分布所導(dǎo)致的。在傳播過(guò)程中,閃電會(huì)不斷分支、合并,形成復(fù)雜的閃電網(wǎng)絡(luò)。這些分支和合并的過(guò)程使得閃電的形態(tài)更加多變和難以預(yù)測(cè)。
世界氣象組織公布了迄今為止探測(cè)到的跨度最長(zhǎng)的閃電——2018年10月31日發(fā)生于巴西南部的一道閃電,橫向跨度709公里。

當(dāng)閃電通道觸及地面時(shí),就形成了我們所說(shuō)的雷擊。雷擊是雷電現(xiàn)象中最為強(qiáng)烈和破壞力最大的一種形式。它不僅能夠直接擊中建筑物、樹(shù)木等物體,造成燃燒、爆炸等嚴(yán)重后果;還能夠通過(guò)感應(yīng)方式產(chǎn)生高電壓和高電流,對(duì)電子設(shè)備、通訊線路等造成破壞。

雷擊的產(chǎn)生與地面目標(biāo)的特性密切相關(guān)。當(dāng)閃電通道接近地面時(shí),地面上的物體(如建筑物、樹(shù)木等)會(huì)成為電荷中和的優(yōu)先目標(biāo)。這是因?yàn)檫@些物體通常具有較大的體積和較高的電阻率,能夠吸引并積累大量的電荷。當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí),就會(huì)與閃電通道中的電荷發(fā)生中和反應(yīng),釋放出巨大的能量并產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞力。
雷擊不僅具有巨大的破壞力,還可能引發(fā)火災(zāi)、觸電等次生災(zāi)害,對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此,了解雷擊的形成機(jī)制和影響因素,采取有效的防范措施至關(guān)重要。
關(guān)注天氣預(yù)報(bào):在雷雨天氣多發(fā)季節(jié),應(yīng)密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)信息,提前做好防范措施。避免在雷雨天氣中外出或進(jìn)行戶(hù)外活動(dòng)。
室內(nèi)避雷:在雷雨天氣中應(yīng)盡量留在室內(nèi)并關(guān)閉門(mén)窗。避免使用電話、手機(jī)等通訊設(shè)備以及金屬管道等導(dǎo)電物體。同時(shí)關(guān)閉家用電器電源以防止感應(yīng)雷擊。
戶(hù)外避雷:若在戶(hù)外遭遇雷雨天氣,應(yīng)盡快尋找低洼地帶或堅(jiān)固的建筑物躲避。避免在空曠地帶奔跑或停留以及靠近高壓電線、路燈等潛在危險(xiǎn)源。




