闪电

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Oradea, Romania的閃電

法國圖魯茲上空的閃電

闪电，在大气科学中指大气中的强放电现象。按其发生的部位，可分为云中、云间或云地之间三种放电。闪电的放電作用通常會產生了闪电光或电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的水平，等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空氣中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成電漿，再而產生了闪电的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前对于放电具体过程的认识还不能透徹明白，一般被认为和长间隙击穿的现象相类似。

在夏季的雷雨天气雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。有资料显示，冬季下雪时也可能发生雷电现象，即雷雪，但是发生機會相当微小。若有嚴重的火山爆發時，空中可能出現短路，出現閃電。

云中放电佔闪电的绝大多数，云地之间放电者则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针、避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。

[编辑] 闪电类型

云间闪电

[编辑] 雲中放電

雲中放電(in-cloud lightning)

在0℃層以上，即空氣溫度下降到冰點的高度以上，雲內的液態水變成冰晶和過冷卻水滴(達0℃卻來不及凝結就落下的水滴)。由於空氣的密度不同，造成了空氣對流，在這些水滴或冰晶摩擦碰撞的過程中產生電荷。如雲內出現兩個足夠強的相反電位，帶正電的區域就會向帶負電的區域放電，結果就產生了雲內閃電(in-cloud lightning)或雲間閃電(cloud-to-cloud lightning)。風暴細胞內八成的放電過程屬於這種類型。

[编辑] 云地之间放电

閃電的能見度專賴於能量的傳導

雷

云地之间放电（cloud-to-ground lightning）

這是最廣為研究的類型，主要是因為它們對人們的生命財產有極大的威脅性。

在一次正常的閃電前，雲裡的電荷分布是這樣的：在底部是較少的正電荷，在中下是較多的負電荷，在上部是較多的正電荷。閃電由底部和中下部的放電開始。電子從上往下移動，這一放電由上向下呈階梯狀進行，每級階梯的長度約為50米。兩級階梯間約有50微秒的時間間隔。每下一級，就把雲裡的負電荷往下移動一級，這稱為階梯先導(stepped leader)，平均速率為1.5×10⁵公尺/秒，約為光速的兩千分之一，半徑約在1到10公尺，將傳遞約五庫侖的電量至地面。當階梯先導很接近地面時，就像接通了一根導線，強大的電流以極快的速度由地面沿著階梯先導流至雲層，這一個過程稱為回擊，約需70微秒的時間，約為光速的三分之一至十分之一。典型的回擊電流強度約為一至兩萬安培。如果雲層帶有足夠的電量，又會開始第二次的階梯先導。

雷擊又分為負雷擊（negative stroke）及正雷擊（positive stroke），也就是由雲層往地面傳下來的是正電荷。正雷擊的發生機率比負雷擊小，但攜帶的電量會比負雷擊大，曾測量到的最大值為300庫侖。正雷擊通常只有一擊，有第二擊的正雷擊相當少見（因為雲層內靠近地面的正電荷較少）。

[编辑] 云间放电

云间放电是一种很少发生的闪电，它在二个或更多完全分离的积雨云中放电。

[编辑] 球状闪电

主条目：球狀閃電

球状闪电通常被形容做一个在空中漂浮的发光球体。它们移动速度不定，甚至可能出现静止的状态。有时候会发出咝咝的爆裂声，甚至有些球状闪电在穿过窗户后爆裂开来消失了。有很多目击者都描述了球状闪电，但是很奇怪的是，它们很少被气象学家记录到。

日本人的研究显示出多宗球状闪电多会发生在无暴风雨及闪电的情况之下。

许多不在这个球状闪电领域工作的科学家是不能体会到球状闪电的领域特性是多么广泛的。典型的球状闪电直径通常被规范化为20-30 厘米, 但有报告记载了球状闪电直径可达数米以上(Singer) 。一张最近的相片是由昆士兰(Queensland)机动队员Bret Porter所拍摄, 相片中显示了一个相信为球状闪电的一个火球，估计直径大约为100 米。相片是刊出在科学杂志 “Transactions of the Royal Society”. 标题为“一个有一条长而扭曲轨迹的发光球状区域（a glowing globular zone (the breakdown zone?) with a long, twisting, rope-like projection (the funnel?) ）”.

高文（Coleman）是最早发表这个理论的科学家。在1993年，他在英國皇家氣象學會(Royal Meteorological Society)的出版刊物“Weather”中发表了这个理论。

球状闪电是很难被人看见的。事实上，只有数次被拍摄为照片的记录。

圣艾尔摩之火是被富兰克林正式评定為自然界中的电力。这是与球状闪电完全不同的。

[编辑] 枝状闪电

常见的闪电多是分岔的枝条状而非平直的线条状，其中的奥妙人们却不甚了解。荷兰科学家最近解释说，大气放电过程中存在两种气体，因而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·艾里亚斯与同事介绍说，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的流动。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。

[编辑] 黑色閃電

類似球狀閃電，也被稱為空中暗雷，不易發現，也好少出現在地面，初時是小小的一個黑色球體，呈瘤狀或泥團狀，容易被誤認為髒東西，但破壞力甚大，可造成爆炸，一般的避雷針對此種閃電無效。經常追逐金屬物體。

[编辑] 正极闪电

是一般闪电强度的10倍，曾制造过5起空难，就连巨无霸喷气式客机（波音747）也难逃厄运。

[编辑] 超級閃電

是一種稀有的閃電，是一般閃電的強度的100倍甚至更多，可燃燒出藍色的火焰。最強可以有十萬億瓦特。

[编辑] 其他

和閃電有關的還有藍色噴流(BLUE JET)、紅色精靈(red sprit)和極低頻電波，而藍色噴流是雲頂與電離層之間的放電現象之一，被視為是雲對地面閃電同等地位的反向高空閃電，它和另一種高空放電現象「紅色精靈」有非常大的差別，藍色噴流持續發光平均時間約零點三秒，比紅色精靈要長約二十倍，另外藍色噴流可以很明顯看出發光的噴流從雲層中向高空噴出，與紅色精靈是在高空發光，沒有噴射現象完全不同。此外閃電會把范艾倫輻射帶(Van Allen radiation belt)清出安全狹槽，所以一般衛星都飛在此區，比較不受放射線破壞。而有科學家認為閃電一般只有百萬伏特，是不能穿過大氣（絕緣體），但科學家發現宇宙射線會破壞大氣分子產生X射線外，還會讓大氣變得較易導電，所以閃電發生和宇宙射線也有關。

閃電的瞬間：0.32秒間

[编辑] 触发闪电的要素

[编辑] 其它星球上的闪电

因为闪电需要击穿气体，所以闪电不可能在真空的空间内出现。但在其他行星的大气层内有侦测到过闪电，如金星及木星。人们估计木星上的闪电比地球上的闪电强100倍左右，但是发生频率只有地球上闪电的十五分之一。至于金星闪电的具体情况现在还在争论中。在70年代到80年代中前苏联的金星号(Venera)和美国的先驱者计划(Pioneer program)中，资料显示在金星的上层大气中发现了闪电，但是卡西尼—惠更斯号(Cassini-Huygens)经过金星的时候却没有发现任何闪电的发生。

[编辑] 闪电的破坏

被落雷擊中的樹木

一般農夫隻身在空曠地下田，就具有尖端放電的效果(避雷針就是運用此一的原理，並且做到接地的功能)，很容易成為雷擊目標。闪电破坏力很大，若擊中人體，可擾亂人的心跳而致人於死地，也會使人燒焦，就算沒有被正面擊中，也可以把電力透過地面傳送到人體，死亡率為30%。宋仁宗時，張繼寶曾被雷擊傷。若在森林發生，有可能造成森林大火。

[编辑] 闪电的探测

[编辑] 參見

[编辑] 外部链接

如何适当的反应时，在雷雨发生-引导儿童青年和家庭

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